光纤的制造方法概述
发布时间：2023-11-16 09:54:28 阅读数： 47
本文详细介绍了光纤的制造技术，包括基于预制棒的拉丝方法和直接生产方法，以及在制造过程中可能需要的额外措施。
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从预制棒拉丝
大多数玻璃光纤是通过从所谓的预制棒在光纤拉丝塔中拉出来制造的，这种装置通常有几米高。预制棒是一根直径约1厘米到10厘米、长度大约1米到2米的玻璃棒。在其轴线上，预制棒包含一个折射率增加的区域，这将形成光纤的核心。
当预制棒在拉丝塔顶部的炉子（烤箱）中加热时，使其底部变软，就可以从预制棒的底部拉出一根细光纤并冷却至固态。然后，使用旋转机将其缠绕在卷轴上。在拉丝过程中，通过自动反馈系统（炉子下方刚有直径监测器）自动调整拉丝速度（可能还有炉温）来保持光纤直径恒定。这也导致光纤核心直径相当恒定，这对于各种原因都是重要的。
在光纤被缠绕之前，通常会涂上一层薄薄的聚合物涂层以提供机械和化学保护。为此，可以在光纤足够冷却后通过涂层施加器，然后是固化炉和/或紫外线照射器来固化涂层。可以使用合适的涂层杯（施加器）和固化设施序列应用多层涂层。例如，电信光纤的涂层通常由两层或多层不同层组成，以最大限度地抑制微弯曲。典型的涂层材料有丙烯酸酯、硅胶和（对于耐高温光纤）聚酰亚胺，但也有用于特殊应用的碳和金属涂层。在拉丝过程后，还可以通过挤出工艺制作PVC或类似的保护涂层。
单个预制棒的光纤可以长达数千米。特别是电信光纤需要长长度，并且希望获得通常远超10米/秒甚至超过20米/秒的高拉丝速度。较小生产量的简单机器可能只使用大约1米/秒的拉丝速度。
低偏振模色散的旋转工艺
对于需要具有小偏振模色散的光纤，通常在拉丝过程中旋转预制棒（围绕其轴线）或光纤本身是常见的。这种旋转光纤已经成为高数据速率的光纤通信和某些光纤传感器的常用技术。
光子晶体光纤的额外措施
在绘制光子晶体光纤时，可能需要采取额外措施。例如，有时会对预制棒施加超压，以防止微小气孔的坍塌和/或控制所得到的微小硅丝的厚度。
还可以在制造过程中将II型光纤布拉格光栅写入光纤。为此，在光纤涂层之前，通过某种相位掩模用纳秒级紫外激光脉冲射入光纤。
不涉及预制棒的制造方法
软玻璃光纤通常采用双坩埚法制造，其中心和包层同时从坩埚中拉出。坩埚有一个熔融心玻璃的储存器，中间留有一个小开口，以及一个（或多个）包层玻璃的储存器。双坩埚法比蒸汽沉积法老旧，但仍然用于软玻璃等。与从预制棒拉丝相比，它更容易适应不同的玻璃材料。然而，它不适合生产超纯净的、损耗非常低的光纤，因为很难避免与坩埚材料的任何污染。
例如，塑料光纤等一些光纤是在简单的挤出过程中生产的，这与双坩埚法类似。这些光纤适用于大众市场的应用，但不提供顶级性能。
