«роль транспортной науки и образования в реализации пяти институциональных реформ», посвященной
жүктеу 15,03 Mb. Pdf просмотр
|
|
Оразымбетова А.К. – ст. преподаватель, Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева (г. Алматы, Казахстан) Каирбекова А. – студент, Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева (г. Алматы, Казахстан) ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Методы изготовления оптических волокон с малыми потерями можно разделить на две большие группы: традиционные стекольные (метод двойного тигля и метод разделения фаз) и новые методы (основанные на процессе химического парафазного осаждения (CVD - Chemical Vapor Deposition)). Традиционные стекольные методы не обеспечивают необходимого уровня чистоты материалов, и изготовленные с их помощью оптические волокна обладают слишком большими потерями (1000…100 дБ/км). Новые методы позволяют создавать материалы чрезвычайно высокой чистоты (CVD процесс применяется и в полупроводниковой промышленности), и изготовленные с их помощью оптические волокна обладают предельно малыми потерями (~ 0.2 дБ/км на = 1550 нм). В новых методах производство волокон разделяется на две основные стадии: изготовление заготовки и вытяжка волокна из заготовки. Для вытяжки волокон используется практически одинаковая технология и оборудование, и все различия в методах изготовления волокон проявляются только на стадии изготовления заготовки. Эти различия обусловлены в основном тем, что для массового производства волокон необходимы заготовки большого размера. Изготавливать их, учитывая относительно небольшие скорости процесса химического парафазного осаждения, достаточно сложно. Рассмотрим типичный размер и вес заготовки, исходя из длины отрезка волокна (до 250 км), который наматывается на раздаточную катушку (длина волокон на транспортировочных катушках 50 км и меньше). Диаметр кварцевой оболочки волокна равен 125 мкм, а плотность кварцевого стекла 2.2 г/см 3 . Кварцевое стекло в отрезке волокна длиной 250 км занимает объем 3125 см 3 и весит 6875 г. [1]. Заготовка естественно должна немного больше (её еще надо закрепить в установке для вытяжки). Положим для оценки, что она весит 7 кг. При длине 1 м диаметр такой заготовки будет равен примерно 6.3 см (рисунок 1). Для справки: самая большая заготовка (изготовленная методом VAD – Vapor Axial Deposition) весит около 80 кг (длина 2 м, диаметр 15 см), а общий вес всех заготовок, учитывая, что в линии связи уложено около 100 миллионов километров волокон, составляет около трех тысяч тонн. Скорость же вытяжки достигает 1.2 км/мин и, соответственно, 250 км волокна можно вытянуть за 3.5 часа [2].
Рисунок 1 – Размеры заготовок для телекоммуникационных волокон. 2
334
«РОЛЬ ТРАНСПОРТНОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В РЕАЛИЗАЦИИ ПЯТИ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ РЕФОРМ», ПОСВЯЩЕННОЙ ПЛАНУ НАЦИИ «100 КОНКРЕТНЫХ ШАГОВ» __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ а) Заготовка весом в 7 кг, из которой можно вытянуть 250 км волокна за 3,5 часа. б) Самая большая заготовка (изготовленная методом VAD) весом в 80 кг. Из неё можно вытянуть 3 000 км волокна.
Время, затрачиваемое на изготовление заготовок, как правило, велико и ограничено в основном низкой скоростью осаждения слоев кварцевого стекла
t = М/ v
ос = (
D 2 з /4) L
з /v ос ,
(1)
где М = ( D
з /4) L
з - масса осажденного стекла (D з – диаметр заготовки, L з – длина заготовки, = 2.2 г/см 3 – плотность стекла), v ос – скорость осаждения слоев. В различных вариантах CVD процессов скорость осаждения слоев изменяется в достаточно широких пределах от 0.5 г/мин до 6 г/мин. Для того чтобы изготовить рассмотренную нами выше заготовку массой в 7 кг, даже при самой высокой скорости осаждения ( ~ 6 г/мин) потребуется весьма значительное время (~ 20 часов). Если скорость осаждения будет заметно ниже, то изготовить такую большую заготовку только путем осаждения нереально. В этом случае используют комбинированный метод. Сердцевину заготовки из сверхчистого кварцевого стекла изготавливают с помощью CVD процесса, а затем на неё надевают кварцевую трубку (жакетируют) или каким-либо другим путем осаждают слой кварцевого стекла. В настоящее время при
производстве телекоммуникационных волокон применяются в три основные варианта CVD процесса: - внутреннее парафазное осаждение (IVD – Inside Vapor Deposition), его часто обозначают как MCVD - Modified Chemical Vapor Deposition – модифицированное химическое парафазное осаждение. - внешнее парафазное осаждение (OVD – Outside Vapor Deposition). - осевое парафазное осаждение (VAD – Vapor Axial Deposition). Далее мы рассмотрим кратко все эти варианты, но вначале опишем СVD процесс, с которого началась разработка кварцевых оптических волокон. В нем уже содержались все принципиальные решения, обеспечившие успех новым методам изготовления оптических волокон с малыми потерями [3].
CVD процесс, разработанный впервые в компании Corning. Впервые CVD процесс для производства оптических волокон применил Дональд Кек в компании Corning. С помощью этого процесса в конце 1960-х годов ему удалось получить волокна с рекордно малыми потерями (около 20 дБ/км). Это был прорыв, так как после преодоления барьера в 20 дБ/км волоконно-оптическая связь становилась экономически целесообразной. После этого многие компании по всему миру включились в разработку телекоммуникационных волокон.
Вариант CVD процесса, который использовала компания Corning, в дальнейшем стали называть “внутренним”. В нем в качестве кварцевой подложки использовалась опорная трубка, на внутреннюю поверхность которой осаждались слои стеклообразующего окисла SiO 2
2 , образовывавшиеся в результате гидролиза в пламени. Для этого в горелку подавали смесь тетрахлорида кремния (SiСl 4 ) и легирующего хлорида (GeСl 4 ) с кислородом O 2 и горючим газом (рисунок 2) [4].
Рисунок 2 – Схема процесса внутреннего химического парафазного осаждения, примененного в компании Corning при изготовлении заготовок оптического волокна жүктеу 15,03 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
рсетілетін қызмет
халықаралық қаржы
Астана халықаралық
қызмет регламенті
бекіту туралы
туралы ережені
орталығы туралы
субсидиялау мемлекеттік
кеңес туралы
ніндегі кеңес
орталығын басқару
қаржы орталығын
қаржы орталығы
құрамын бекіту
неркәсіптік кешен
міндетті құпия
болуына ерікті
тексерілу мемлекеттік
медициналық тексерілу
құпия медициналық
ерікті анонимді
Бастауыш тәлім
қатысуға жолдамалар
қызметшілері арасындағы
академиялық демалыс
алушыларға академиялық
білім алушыларға
ұйымдарында білім
туралы хабарландыру
конкурс туралы
мемлекеттік қызметшілері
мемлекеттік әкімшілік
органдардың мемлекеттік
мемлекеттік органдардың
барлық мемлекеттік
арналған барлық
орналасуға арналған
лауазымына орналасуға
әкімшілік лауазымына
инфекцияның болуына
жәрдемдесудің белсенді
шараларына қатысуға
саласындағы дайындаушы
ленген қосылған
шегінде бюджетке
салығы шегінде
есептелген қосылған
ұйымдарға есептелген
дайындаушы ұйымдарға
кешен саласындағы
сомасын субсидиялау