Главная  Оптические магистрали 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [ 32 ] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]


Направпение I подачи, заготовка

Контроль диаметра I волокна

-Раствор предварительного полимерного покрытия вопонна Термостат для понесения полимерной оболочни

Волокно, понрытов первичным защит- ным слоем

Расплавпен-ныа пластик под давлением



Подогреваемый принимающий - барабан Придав набестана с постоянной споростью вращения

Волонно с нанесенной -защитной пластино-вой оболочной

Рис. 4.6. Процесс вытягивания волокна и нанесения защитной оболочки: а -схема аппарата для вытягивания волокна из круглой заготовки и нанесения первичного защитного покрытия из полимера; б - разрез экструзиониого мундштука для нанесения пластикового покрытия иа предварительно защищенное волокно

операции по изготовлению кабеля из волокон. Готовое волокно обычно наматывают на нагретый алюминиевый барабан. При охлаждении до комнатной температуры барабан уменьшается в диаметре и предотвращает возникновение каких-либо напряжений, минимизируя, таким образом, последствия эффектов микроизгибов волокна.

При описании процессов MCVD и CVD упор делался на изготовление градиентного волокна. Однако оба эти процесса могут быть легко приспособлены и для получения одномодового волокна с малым диаметром сердцевины путем простого регулирования количества, содержащегося в заготовке материала для сердцевины и оболочки.

Сравним процессы MCVD и VAD. Первоначально размер заготовки, получаемой способом MCVD, ограничивался необходимостью поддержания контроля над процессом осаждения, в результате чего из нее обычно вытягивали 3 ... 5 км градиентного волокна. При более высоком давлении паров осаждаемых материалов и более тщательном контроле за условиями осаждения стало возможным получать заготовки больших размеров. Кроме того, после превращения заготовки в стержень, он вставляется в трубку из чистого кварца, которая образует наружную поверхность оболочки до того, как заготовка будет вытянута в волокно. Это особенно подходит для изготовления одиомо-



довых волокон. Истользуя данные методы, можно получить заготовки, из которых можно вытянуть 10 км градиентного волокна и свыше 30 км одиомодового при сохранении очень высокого качества. Заготовки, полученные методом VAD обычно больше, чем заготовки, получаемые методом MCVD. Было показано, что при использовании последующего соединения с кварцевой трубкой одна заготовка может дать более 30 км многомодового волокна и по 100 км одиомодового.

Профиль показателя преломления волокон, изготовленных методом VAD, более плавный по сравнению с профилем волокон, полученных методом MCVD, однако труднее обеспечить требуемую точность формы профиля показателя преломления и резкую границу между сердцевиной и оболочкой. Рисунок 4.7, а, иллюстрирует границы возможных изменений профиля показателя преломления в волокне, изготовленном методом VAD, путем регулирования температуры пламени горелки во время осаждения, осуществляемого за счет изменения в сжигаемой смеси соотношения кислорода и водорода . Профиль показателя преломления заготовок, получаемых методом MCVD, обладает двумя дефектами, которые переносятся на вытягиваемое волокно и

n(r)-nQ Ошашете /Oj


0.02

йп= 0,0178

0.2,22

-30 -20 -ГО

Радиус сердцевин»/, мнм


Рис. 4.7. Профили показателей преломления:

а - волокна, полученного с иснользоваиие.м процесса VAD при различных те.м-пературах пламени горелки

[Взято из статьи М. Nakahara et al. Fabrication of low-loss and wide-bandwidth VAD optical fibers at 1.3 цт mavelength. Ets. Lett. 16, 102-103 (31 Jan. 1980).] 6 - волокна, полученного с использованием процесса MCVD и имеющего «провал» и периодические изменения показателя преломления. {Взято из статьи М. Presby et al. Rapid automatic index profiling of whole fiber samples: Part II, The Bell. Syst. Tech. Jnl. 58, 883-902 (1979).]



вредно влияют на его дисперсионные свойства. Это периодическое изменение показателя преломления от слоя к слою и его понижение («провал») на оси заготовки до величины, практически равной показателю преломления нелегированного кремния. Оба дефекта являются результатом диффузии и испарения легирующих примесей во время циклов нагрева перед началом осаждения слоев. Добавление к парам хлорида германия малых концентраций хлорокиси фосфора снижает температуру осаждения и уменьшает величину периодической ряби. «Провал» в профиле показателя преломления на оси юлокна является результатом испарения легирующих примесей на этапе сжатия трубки в стержень. Провал уменьшается, если на этом этапе поддерживать более высокое давление О, Clg и паров легирующих примесей. Профиль типичного легированного германием волокна, полученного методом MCVD, приведен на рис. 4.7, 5.

Используемые в процессе MCVD реактивы должны быть высшей чистоты и специально высушиваться. В процессе VAD важной операцией является сушка пористой заготовки. В обоих случаях пары воды могут диффундировать из кварцевых стенок во время сжатия трубки в стержень. Для предотвращения их вредного влияния на потери в волокне желательно иметь слой осажденного кварца толщиной несколько микрометров, который легирован Р2О5 и В2О3 илир, чтобы сформировать поверхность ра.здела сердцевина - оболочка и внутренние слои оболочки. В дальнейшем это будет действовать как буфер против излишка паров воды в покрытой защитной оболочкой кварцевой трубке.

-4.2. ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ

Для нормальной эксплуатации оптических юлокон и работы с ними необходимы наносимые после их выхода из вытягивающей машины дополнительные защитные слои. В зависимости от предполагаемого использования волокон они могут быть оформлены в виде кабеля, содержащего много волокон, или упакованы индивидуально. В последнем случае достаточно просто протянуть покрытое полимерным слоем волокно из машины для вытяжки прямо в установку для нанесения защитной оболочки методом выдавливания для получения готового продукта - покрытого полимерным слоем и защитной оболочкой волокна общим диаметром около 0,5 .. 1 мм.

Такое волокно остается восприимчивым к чрезмерно резким изгибам, вызывающим микротрещины, и внешним механическим воздействиям, которые создадут потери на микроизгибах. Целью тщательно разработанного процесса укладки волокон в кабели и является сведение к минимуму указанных эффектов, а также защита волокон от химических и физических воздействий в условиях агрессивной окружающей среды. Это достигается включением в состав кабеля механически прочных элементов в виде нитей из стали, полимера (типа Kevlar)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [ 32 ] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

0.0011