Глава 3. изготовление световодов

3.4 Вытяжка оптоволокна

Полученная в ходе первого этапа заготовка подвергается бесконтактному вытягиванию при температуре 2000О – 2100ОС для того, чтобы получить оптоволокно с геометрией и оптическими свойствами первоначального образца. Температура плавления кварца  - приблизительно 1900О C. Чем более узкая высокотемпературная зона создана для плавления кварца, тем лучше.

Главное требование - для тонкого волокна, которое будет протянуто при установившейся скорости в низко - конвекционной печной атмосфере – однородность диаметра волокна.

Кроме того, должны быть предприняты меры, чтобы не допустить возникновение центров нагрева (графит или окись циркония (оксид циркония)) которые могут возникнуть от загрязнения поверхности стекла, поскольку любые посторонние включения, существующие на горячей поверхности слоя образуют микротрещины, приводящие к нарушениям в однородности слоя.

Вытянутое волокно должно иметь достаточную механическую прочность, чтобы выдержать практическое использование.

Рисунок 3.8 Схематическое изображение процесса вытяжки волокна

Наружный диаметр слоя измерен неконтактным измерительным устройством, использующим светодиод. Измеренная величина наружного диаметра возвращается назад к кабестану натяжного приспособления, и скорость вращения кабестана автоматически изменяется, чтобы сохранить постоянный наружный диаметр слоя.

Температура поверхности заготовки и оптоволокна высока в течение всего процесса, поэтому легко могут быть образованы поверхностные трещины и другие дефекты, так как  пыль и влажность легко могут попасть на поверхность. Для того, чтобы избежать этого, пластиковая  оболочка должна быть нанесена на поверхность волокна немедленно после его получения.

По этой причине инструмент для нанесения покрытия расположен сразу после нагревательной печи. Мягкая пластмассовая смола используется для магистрального покрытия, чтобы предотвратить увеличение микроизгибов. Наружный диаметр магистрального покрытия - 0.25-0.4 мм. В некоторых случаях поверх мягкой пластмассы дополнительно наносят более твердый слой пластика.

Печь, используемая для вытяжки волокна, должна иметь следующие характеристики:

·        Легко регулируемая атмосфера и температура в печи.

·        Печь не выделяет сажу или пыль, посторонние частицы, и другие загрязняющие примеси.

·        Печь выдерживает высокую температуру (2200ОC).

·        Простое обслуживание печи.

·        Высокая надежность печи, длинный, устойчивый срок службы.

Для разогрева кварцевого стекла могут быть использованы следующие печи:

·        Кислородно-водородная горелка

·        Печь электрического сопротивления (графит)

·        Печь индукционного обогрева (графит)

·        Печь на двуокиси циркония.

·        C02 лазер.

 

Рисунок 3.9 Процесс вытяжки волокна