Ein Glasvorformling zur Herstellung optischer Fasern

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Alles beginnt mit Quarzsand. Hochreine Materialien werden dann kombiniert, um einen Glaszylinder herzustellen, der als Preform bezeichnet wird: ein mehrschichtiger Zylinder aus reinem Glas mit einem Umfang von etwa 20 Zentimetern. Es besteht aus zwei perfekt konzentrischen Röhren mit jeweils unterschiedlichem Lichtbrechungsindex. Zur Herstellung des Vorformlings kommen mehrere unterschiedliche horizontale Verfahren (IVD, OVD, VAD) zum Einsatz. Das Ziel ist dasselbe: der fertig gezogenen Faser die bestmöglichen Leistungseigenschaften zu verleihen. Der Vorformling wird dann auf einem Turm montiert und seine Basis wird in einem Ofen erhitzt (bei mehr als 2.000 °C), um einen feinen Tropfen zu erzeugen, der durch die Schwerkraft fällt und nach unten gezogen wird, um einen schmalen, gleichmäßigen Durchmesser von etwa 100 Mikrometern zu erhalten . Hochreines, sauerstofffreies Argongas wird durch den Ofen geleitet, um die Graphitkomponenten bei solch hohen Temperaturen zu schützen. Das Kern/Mantel-Verhältnis des Vorformlings bleibt während des Ziehvorgangs erhalten. Die resultierende optische Faser hat das gleiche Kern/Mantel-Verhältnis. Tatsächlich handelt es sich bei der Vorform um eine große, feste Version einer Faser.

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Von der Vorform bis zur fertigen Glasfaser.

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Während des Prozesses wird die blanke Faser zunächst abgekühlt, um zwei Schichten eines Beschichtungsmaterials wie Acrylat oder Polyimid aufzutragen, die für Schutz und Biegeeigenschaften sorgen. Damit die Beschichtung ordnungsgemäß aufgetragen werden kann, muss die Temperatur der Faser gesenkt werden. Eine Winde am Boden des Ziehturms zieht und wickelt die Glasfaser kontinuierlich auf. Die Geschwindigkeit des Faserziehens hängt vom Vorformling, der Faserart und der verfügbaren Ausrüstung ab. Bei der hochmodernen Telekommunikationsfaserproduktion können es einige Meter pro Minute bis hin zu 4.000 Metern pro Minute sein. Die Ziehgeschwindigkeit wird sorgfältig überwacht, um den fertigen Faserdurchmesser zu kontrollieren. Um einen perfekt runden Glasfaden zu erzeugen, müssen alle beteiligten Geräte konzentrisch ausgerichtet sein. Die Abmessungen der optischen Fasern hängen direkt von diesem Faktor ab.

Die beim Ziehen auf die Faser ausgeübte Zugkraft muss genau kontrolliert werden, um die Lichtausbreitung in der Faser zu optimieren. Mehrere Messgeräte entlang des gesamten Ziehturms liefern zahlreiche Daten zur Überwachung der Endabmessungen und der Gesamtqualität der Faser.

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Sortieren und Testen der endgültigen Glasfaser

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Die fertige Glasfaser wird auf Spulen mit einer Kapazität von mehreren Kilometern aufgewickelt, bis die Vorform aufgebraucht ist. Es werden zahlreiche mechanische Tests durchgeführt, um künftige Bruchrisiken auszuschließen. Anschließend werden die Lichtwellenleiter mithilfe kleinerer Spulen entsprechend ihrer künftigen Verwendung sortiert und klassifiziert. Weltweit können wir Glasfasern in zwei Kategorien unterscheiden: Singlemode-Fasern (für den Einsatz über große Distanzen) und Multimode-Fasern (für kürzere Distanzen). Typischerweise beträgt der Enddurchmesser für beide Fasern 250 µm. Nach dem Ziehen werden optische Fasern getestet, um sicherzustellen, dass alle anderen Eigenschaften ihren Spezifikationen und Kundenanforderungen entsprechen.

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