發(fā)布時(shí)間：2024-02-27來(lái)源：
和其他許多新發(fā)明一樣，光纖的誕生源自理論假設(shè)。早在19世紀(jì)初，人們就發(fā)現(xiàn)可以利用水、玻璃等介質(zhì)傳播光，但是怎樣讓看似無(wú)法捕捉的光，按照人類設(shè)想的路徑傳播卻始終是個(gè)難題。直到出現(xiàn)一個(gè)叫C.V.boys的科學(xué)狂人，他嘗試過(guò)將玻璃熔化放入非常細(xì)的容器內(nèi)再吹出，也試過(guò)用特制槍拉絲，甚至想過(guò)用火箭拉出玻璃絲，但都以失敗收?qǐng)?。最終，他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)當(dāng)時(shí)看來(lái)制造光纖絕佳的工具——弩，并用此制作了世界上第一根長(zhǎng)達(dá)9英尺的光纖。
這樣看來(lái)，光纖貌似也不過(guò)是把玻璃拉成絲，但并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，光纖所需的玻璃純度非常高，是我們常見(jiàn)的普通玻璃所無(wú)法企及的。
如何制作這種高純度的玻璃就不得不提到光纖的核心產(chǎn)品——光纖預(yù)制棒。光纖預(yù)制棒主要由芯棒和外包層組成，棒芯的主要原料包括高純四氯化硅、四氯化鍺等。當(dāng)前較常用的棒芯生產(chǎn)工藝有，汽相軸向沉積法（VAD）、外氣相沉積法（OVD）、改進(jìn)氣相沉積法（MCVD）和等離子體化學(xué)氣相沉積法（PCVD）等。
四種工藝對(duì)比
OVD工藝最早由美國(guó)康寧公司研發(fā)，主要分“沉積”“燒結(jié)”兩步走。OVD制備石英套管技術(shù)是以氫氧焰或硅烷為熱源，用單一或多組噴燈在靶棒上對(duì)SiCl等反應(yīng)氣體進(jìn)行氣相水解并沉積得到SiO2疏松體，然后在Cl2和He下經(jīng)過(guò)脫水和燒結(jié)成為玻璃體，經(jīng)過(guò)后續(xù)冷加工直接獲得石英套柱，亦可進(jìn)一步拉成和各芯棒匹配的相應(yīng)尺寸小尺寸石英套管。
VAD工藝1977年由日本電報(bào)電話公司（NTT）研發(fā)，其與OVD最大的差別在于，VAD是自下而上垂直方向沉積的，OVD是將靶棒水平方向放置并沉積的。而且VAD“沉積”“燒結(jié)”是在同一臺(tái)設(shè)備中不同空間同時(shí)完成的。
OVD和VAD均可制作大尺寸光棒且沉積速率高，但粉塵處理代價(jià)高且設(shè)備昂貴，工藝較難掌握。
MCVD工藝同樣分兩步走，分別是“沉積”和“成棒”。與上面兩種不同的是，MCVD技術(shù)先有一個(gè)石英玻璃管外殼，SiCl4、GeCl4等液態(tài)原材料在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)生成SiO2、B2O3、GeO2、P2O5微粉，沉積在石英反應(yīng)管的內(nèi)壁上。沉積結(jié)束后，提高溫度至2200℃以上，將玻璃與反應(yīng)管在一定壓力條件下，熔縮成一根實(shí)心的棒。由于整個(gè)系統(tǒng)處于全封閉的超提純狀態(tài)，制得的預(yù)制棒往往純度非常高。
PCVD工藝也是“沉積”和“成棒”兩個(gè)基本步驟，且在石英玻璃管內(nèi)進(jìn)行。但與MCVD工藝不同的是，PCVD工藝“沉積”是借助低壓等離子，使流進(jìn)高純石英玻璃沉積管內(nèi)氣態(tài)鹵化物和氧氣在大約1000C°高溫下直接沉積?！俺砂簟眲t是將沉積好的石英玻璃管移至成棒用的車床上，利用氫氧焰高溫作用將該管熔縮成實(shí)心的光纖預(yù)制棒芯棒。
一般認(rèn)為，芯棒的制造決定了光纖的傳輸性能，而外包層則決定光纖的制造成本?，F(xiàn)今光纖外包層制造技術(shù)包括套管法（RIC)、阿爾卡特（Alcatel）公司發(fā)明的等離子噴涂法（PlasmaSpary)、火焰水解法（SOOT）和美國(guó)朗訊科技公司發(fā)明的溶膠法-凝膠法（Sol-gel法），其中SOOT法是泛指OVD和VAD等火焰水解外沉積工藝。
“出爐”的預(yù)制棒稍置片刻后便可以進(jìn)入下一步驟——拉絲。普通拉絲塔約有30m高，最大單根預(yù)制棒拉絲長(zhǎng)度可達(dá)8000km以上，一年可生產(chǎn)五百萬(wàn)芯公里。光棒垂直放置于拉絲爐內(nèi)，爐內(nèi)高達(dá)2000攝氏度的高溫，很快就將看似堅(jiān)硬的光棒固體熔融軟化，然后通過(guò)牽引力拉成直徑在125μm的細(xì)絲。拉絲過(guò)程需要高度的精密控制，以確保最終的光纖具有均勻的直徑和出色的光學(xué)性能。為使光纖更加堅(jiān)韌在拉絲的過(guò)程中就要為其涂覆樹(shù)脂，并使用紫外固化，使涂覆成型，最終完成牽引收絲。在拉絲塔的最底層，收線輪將加工好的光纖盤在一起。
這些盤起來(lái)的光纖都要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和測(cè)試，以確保其質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試包括光學(xué)性能測(cè)試、機(jī)械性能測(cè)試、抗拉強(qiáng)度測(cè)試等。只有通過(guò)這些測(cè)試，光纖才能被認(rèn)定為合格。
隨著技術(shù)的發(fā)展，如今我國(guó)光纖制造早已完成了從依賴進(jìn)口到完全自主生產(chǎn)的蛻變，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于光纖制造技術(shù)的掌握也更加靈活和熟練。當(dāng)前，我國(guó)已成為光纖光纜制造大國(guó)，為國(guó)際市場(chǎng)提供產(chǎn)品、技術(shù)輸出。中國(guó)制造業(yè)在光纖生產(chǎn)領(lǐng)域取得種種突破性成就，將為更廣泛的信息傳輸、互聯(lián)網(wǎng)連接以及其他領(lǐng)域的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為我國(guó)的數(shù)字化未來(lái)加速，同時(shí)也是中國(guó)制造業(yè)在全球舞臺(tái)上的力量不斷壯大的寫照。
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