自2018年以来,FOC提供超过10篇文章制作纤维和预型由Larry Donalds撰写的七大系列文章侧重于MCVD技术以及编程问题第二集自2020年7月开始由Rick Tumminelli撰写,包括三篇文章稀土纤维链接到完整库可见于此文章尾两位FOC纤维制作专家在下文中提供更多背景资料,介绍各种专业纤维,这些纤维与标准通信纤维有何不同,以及在前形和绘图流程中遇到的特殊问题。
通信系统常包含特殊纤维
飞电光学技术使通信产业发生革命光素网络载运手机、电视和互联网服务, 或部分通向终端用户, 或多或多则全通到家这些服务遍及各地并使用周全2018年,美国成人平均每天8.5小时屏幕时间-使用智能手机、电视、平板电脑或PC2020年Covid-19大流行成人平均使用量从每天屏幕时间跳出50%以上至13.5小时一号.
跳动使用包括更多视频会议和其他视频服务,比网页和音频通信需要更多的网络容量光素网络通常处理较高负载最小中断在有些情况下网络运营商通过提高网络容量
点亮更多纤维 增加波长通道 或提高比特率显示今天纤维网络的巨大容量和弹性
自1980年代以来,纤维系统容量大增-带宽和距离特征化幼年,纤维系统带宽比铜大,但远非今日需求距离性能受光损频限制,因此转发台需要每100公里接收光信号并用电子清理它(重构重播时间)并重发它
随特殊纤维开发使用而变化-用稀土元素iumErdopat提供波长带光增益接近通信纤维1.55微米低损复用器。Erdeped纤维放大器光化推送信号,消除电子恢复时间复制器需求再者,EDFA可扩增多波长通道同根纤维而不交替处理,允许纤维系统带宽大增大2.特效纤维补充通信纤维的使用 以大幅提高带宽和距离性能
专业纤维与通信纤维之差
特殊纤维可定义为不达单模式多模式通信纤维标准的那些纤维单模式国际电联标准得到广泛采用3.多模式方面,美国电信行业协会自由光学技术财团标准得到广泛采用。MM纤维规范也由国际标准化组织国际电工委员会标准化4.
在上述两种情况中,“广受接受”均指纤维规范为纤维和电缆制造商使用,以及公司制作接收组件、连接器和与纤维接口的其他产品此外,这些纤维标准在局域网、电信系统和其他基础设施标准中也引用纤维标准具体说明几何性能、物理性能和光学性能
通信纤维设计成以特定波长传输调制光信号纤维设计优化低损和模式性能支持距离带宽需求专用纤维优化用于信号传输以外的应用,如放大器、传感器、激光器、滤波器、环共振器等服务于各种应用,有数以百计的不同专业纤维类型,在玻璃组成、核心和包装结构、几何特性、涂层和定制光性特征方面变化多端特征纤维大家族特征如下:
- 玻璃中特殊短裤, 特别是核心中的特殊短裤
- 结构导致双向维护纤维
- 多重包扎;
- 专用索引剖面设计发射特征、数值孔径(NA)、有效区、模式传播和其他波导特性
- 各种组合这些特征
下表举例说明专业纤维和某些典型应用表格和文章其余部分中,我们正在讨论硅基纤维,这些纤维可使用化学蒸发沉降至少部分前程过程并存特殊纤维基于 chalcides、FFCLS和其他玻璃素非硅纤维使用不同的制造过程,不在此讨论表显示许多特殊纤维类型设计用于感知系统Fiber传感器可测量各种化学、物理、环境生物参数广度感知应用是为何有如此多种类专用纤维的主要原因
通信管道
| 类型 | 应用 |
|---|---|
| 单模式通信纤维 | 电信和CATV网络
|
| 单模式通信纤维 | 校园前台网络 |
| 单模式通信纤维 | 数据中心网络和内部连接 |
| 单模式通信纤维 | 其余
|
多模式通信纤维 |
校园前端网络宽达2千米 |
多模式通信纤维 |
数据中心网络和内部连接 |
多模式通信纤维 |
其余
|
专用Fiber
| 类型 | 应用 |
|---|---|
| 稀土织物纤维 | 光放大器
|
| 稀土织物纤维 | Fiber激光
|
| 稀土织物纤维 | 红外反措施 |
| 稀土织物纤维 | 滑动纤维 |
| 稀土织物纤维 | 超光亮源 |
其它倾斜纤维(稀土离子以外的短裤) |
FiberBragg栅栏(例如Geded光敏纤维) |
| 其它倾斜纤维(稀土离子以外的短裤) | 高数值孔膜 |
| 其它倾斜纤维(稀土离子以外的短裤) | 光滤波器、波控波器、环共振器、其他波长控波设备 |
| Polarization-maintaining fibers | 惯性导航(陀螺仪-测量角运动/旋转率传感器)
|
| Polarization-maintaining fibers | 其它干涉传感器(例如水手机、高敏化温度、电流等) |
| Polarization-maintaining fibers | 双模式传感器系统(例如温度+strain |
| Polarization-maintaining fibers | 高性能S-M通信子系统
|
| 双片纤维 多片 | 专用复加器 |
| 双片纤维 多片 | Fiber激光放大器(特别是高功率系统) |
| 辐射抗药性 | 空间通信激光系统(卫星内部卫星对卫星) |
| 辐射抗药性 | 策略武器系统 |
| 专用索引剖面图控制波导属性 | 应用程序
|
| 带特殊涂层材料的管道 | 应用程序 化学感知
阻燃性和其他环境属性 |
| 分叉组合双极特征、专用涂层和专用索引剖面 | 特殊类包括上表类型特征及其全方位应用 |
| 大核/大O.D复用纤维 |
|
表格均表示部分纤维类型和应用列表,并选示例显示特殊纤维和应用的多样性
测量距离或米对纤维需求
特殊纤维世界市场产品和类型大增通信纤维生成量大得多举个例子 2020年全球通信纤维安装 超过4.5亿千米590%以上为ITUG652.D标准单模纤维剩余部分包括单模纤维,符合提高分布度、有效面积和弯曲性能标准以及标准多模纤维
FOC估计,全世界对专用纤维总需求每年约100万千米或不到通信纤维需求的一半陀螺仪使用极化维护纤维可扩展至每年数十万公里,但对其他类型的需求则低得多。多应用程序使用几米或甚至不到一米传感器、纤维激光器或其他设备
批量制作自定义制作
多数专用纤维制造商提供多种类型,基本填充多量小量或定制结果,专用纤维工厂不以制作电信纤维的方式建立批量生产快速比较
电信纤维
- 预型长度可达3米,多数为1至3米和1c使用六米预表
- 预型直径可达25cm公元前10到20
- 画速可超过每秒40米(强制冷却),典型画速为10-30m/sec
- 预形纤维量可超过5000千米,使用3米预形
- 单模电文机线程尺寸通常介于10至50千米之间,多模程则较少
- 标准单模式(G652.D)价格低于每千米100美元或小于每米1分
注:比风筝字符串、钓鱼线、牙线或意大利面条便宜
特殊纤维
- 常用前方长度为一米或略小多专用机制造程序使用MCVD芯棒从一米沉积管开始
- 单米沉积管可拉伸或套出2次或2次以上产生多前形,因此单米沉积管可产生4或5前形
- 沉积管直径为2.5cm
- 流水管直径为3.2cm
- 预型可作最后绘画 可能有几厘米OD
- 画速通常小于5米/秒,多小小小于1米/秒,视纤维类型、剖面复杂性和素材(短短裤)等而定
- 从预型提取的纤维量大相径庭,因为专用纤维排序范围广外直径所有电信纤维均直径125米
- 环形直径常指向稀土涂层为400m3cmOD前缀产生几千米纤维 后各种生成因子
- 专用纤维预型往往需要多步化,如套接字、绑杖、裁剪、重新套接字、刻字、加压棒或其他元素预处理时间/克或千米纤维比电信纤维多倍
- 特殊纤维显示价格大范围,但比电信纤维贵倍多稀土纤维成本可超过50.00美元/米或50 000美元/千米-比电信纤维高三大级-
简言之,标准电信纤维都使用相同的玻璃材料和几何参数纤维需求量为千百万纤维-km/制造商为这些需求投资批量沉积系统、大型预表和高速绘图系统其中一些系统高度自动化,大批量操作最少
专用纤维需要量小得多并加处理制造厂家做不对需要大规模生产设备高技能科学家、工程师和技师大需求 — — 产品和处理阶梯深度知识专用纤维制造商往往必须研究并准备起始化学物,定制纤维设计和生产过程以适应应用需求,对处理程序进行研发,并解决生产问题制造新纤维或定制纤维
定制材料和几何属性
设计搭建纤维包含三大因素第一组为玻璃构件二是几何特征-维度和形状第三方反射索引剖面图部分依赖前二即复用索引剖面图通过控制不同玻璃素置入纤维
玻璃组成因服而异目标是控制纤维吸收、散射、散射和其他奇特波长控制玻璃组成方块 继续裁剪纤维性能 多参数指从纤维中心轴向外的同心层还有一些带非异心部分的纤维,如压力区、圆柱洞、空格等
大小特征和几何特征都来自此折射索引剖面图不同材料折射索引距离中心轴绘图表示复用索引跨段纤维索引可用不同的套件和不同层厚度修改以控制损耗、分散性能、弯曲性能、模式传播、发射条件、截断波长和其他光学特性
在大多数纤维中,折射索引对称-纤维的特征分解为同心层极化维护纤维有非对称特征实现双向与通信纤维传播不同,PM纤维目标有两种正对极化模式分离传播在许多应用中,两种模式重新组合以测量时间延迟、损耗或其他扰动感测各种参数实现非对称特征有几种方法-使用不同材料向玻璃施压或使用ellitic或其他核心和包装形状特征需要特殊编译过程
复杂剖面和特征提高制造复杂性
通过控制材料、维度和折射索引剖面图,专用纤维制造者可裁剪纤维传输、增益、双反射性能、感知性能和其他特性供不同应用使用但这些设计选项还引出编程和绘制纤维的复杂问题
不同的玻璃素量和服量有不同的热扩展系数在MCVD过程内,材料沉积高温并冷却使用不同CTE材料会增加压力,使MCVD核心棒或预型处理和进一步处理复杂化
需要谨慎程序避免芯棒或预型破解风险并避免引入可能在滑动画上引起问题的缺陷程序随装饰和玻璃组成以及索引剖面图和大小而异使用不同的散装富集度和玻璃组成物也引出MCVD过程问题-控制蒸气压和沉积一致性
整合不同的服饰和由此产生的压力因素对绘图也有影响。外部直径和涂层因专业纤维而大相径庭,因此抽取过程必须解决这些复杂问题。此外,抽取过程必须保持拟分配套件并避免引入缺陷、缺陷或其他缺陷表示绘图温度、绘图速度、预填速率、拉力、涂层温度以及其他绘图塔变量必须谨慎控制
优化MCVD进程、管理CTE压力并在整个多步进程最大限度地减少产量问题需要丰富经验处理不同类型的预型为了帮助专业纤维行业,FOC建立了一个技术咨询服务我们可以审查专业纤维制造厂商、用户和其他行业参与者的问题,看看我们可以帮助改善纤维处理和纤维性能
