Výroba vlákna

Proces taţení vlákna vyuţívá gravitační síly, kdy preforma je zavěšena do dávkovacího mechanismu v horní části stroje, ten ji během procesu dokáţe velmi přesně posouvat resp. dávkovat směrem dolu. Poněvadţ je potřeba, aby se taţené vlákno neohýbalo, je celé zařízení poloţeno ve velkých výškách (i několik pater). Pro ohřev takto zavěšené skloviny se vyuţívá pecí s kyslík-vodíkovým plamenem, pecí indukčních nebo kombinací obou typů. Vhodná viskozita skla pro taţení se pohybuje okolo 2000⁰C.

V peci se preforma zprvu nahřeje na takovou teplotu, aby se utvořila kapka, která za sebou táhne vlákno. Utvořená kapka se ochladí a odlomí se. Vlákno, které nám takto zůstalo, se navede do stroje, na jehoţ konci se navíjí na cívku. Pokud je vlákno navedeno, můţe začít celý proces taţení. Proces taţení je důsledně řízený, proto první součástí stroje je laserový měřič, kterým se kontroluje průměr vlákna a případně reguluje rychlost taţení nebo teplota v peci. Stroj na taţení je vybaven soustavou kladek, které vlákno pevně a přesně drţí a působí na něj potřebnou taţnou silou. Pomocí těchto soustav kladek vlákno získává své přesné parametry. Stroj je také vybaven úpravou povrchu vlákna pomocí vrstvy nepropustného laku proti vodě, ten se vytvrzuje UV zářením od výbojek umístěných na trase taţení. Tato úprava je umístěna před soustavami kladek. Na konci, kde vlákno jiţ získá své poţadované parametry, jako například konstantní tloušťku po celé své délce, je navíjeno na cívku. Celá cesta taţení můţe měřit několik desítek metrů. Viz obr. 1.3.4 ^[1]

19 pouţíváno bez dalšího „zlepšení“. Proto se v praxi pouţívají vlákna s ochranným obalem.Záměr ochrany optického vlákna proti mnoha moţným vnějším vlivům a

zachování funkčnosti během

mechanických dovolených vlivů, je dosahován pomocí kabelových technologií. Jsou to speciální konstrukce pro ochranu vlákna (kabelu), nazývané „tlumiče“, „nárazníky“. ^[1]

1.3.2.2.1 Jednovlákenný volný ochranný obal

Obal je malá plastová „tuba“ dostatečně chránicí optické vlákno proti deformacím a tření. Obal musí drţet tvar, být pevný, nesmí být náchylný na stárnutí a musí být velmi pruţný, aby mohl být přizpůsobivý jako řada jiných kabelů, bez znatelných napětí v optickém vlákně. Jednovlákenný volný ochranný obal má všechny potřebné konstrukční charakteristické vlastnosti.

Ochranný obal „tuba“ je sloţena z vnitřní ochranné vrstvy s velmi nízkým koeficientem tření a vnější vrstvy chránící vlákno proti mechanickým vlivům. Různé základní materiály nebo kombinace materiálů (polyester, polyamid) umoţňují pokrýt široký rozsah vnějších vlivů na vlákno.

Optické vlákno s několika desetinami milimetrů volného prostoru a danou délkou je uloţeno v ochranném obalu „tubě“. V radiálním směru je volné. Ochranný obal je uvnitř hladký, působící nízkým odporem proti pohybu vlákna.

20

Optické vlákno a ochranný obal mají stejnou délku. Pokud vhodně spleteme vlákna s volným ochranným obalem, můţe být moţný i rozdíl délky, která je 0.4 procent změny délky kabelu, deformace nebo napínání vlákna se můţe zvýšit aţ dvakrát.

Speciální výhoda volného ochranného obalu je ta, ţe můţe být jednoduše svlečen pro následné spojování, propojení nebo vypuštění světla^[1]

Obr. 1.3.5 Pozice vláken v obalu při zatíţení^[1]

a) pozice ve volném stavu bez napětí (1. optické vlákno, 2. ochranný obal, 3. centrum) b) pozice po prodlouţení

c) pozice po stlačení

Kdyţ je svazek optických vláken prodlouţený, je v něm tahové napětí. Vlákno se uvnitř ochranného obalu pohybuje směrem dovnitř viz obr. 1.3.5. b) bez deformací, které mohou způsobit ztenčení. S přihlédnutím na návrh volného ochranného obalu, bude prodlouţení svazku ovlivněno optickými vlákny.

Pokud svazek silou zkrátíme, optické vlákno se bude uvnitř volného ochranného obalu pohybovat směrem ven, viz obr. 1.3.5 c). Tady změna délky můţe způsobovat určité zamrznutí anebo expandováním měnit svůj objem, můţe způsobit tlak na optické vlákno vně obalu. Tyto změny objemu můţou být na různých místech různé, a tím pak dochází

21

k mikroohybům optického vlákna a nepřijatelnému ztenčení vlákna vlivem tlaku. Pro zamezení těchto problému se pouţívá plnící směsi, nanesené mezi optickým vláknem a ochranným obalem. Plnicí směs je chemicky neutrální, pouţitelná v rozsahu teplot -30°C aţ +70°C. V jediném nepřetrţitém výrobním procesu jsou po sobě uspořádány dvě technologie, vstřikovací zařízení, které dovoluje vyrábět ochrannou plnící směs a zařízení pro jednovlákenný ochranný obal chránící optické vlákno.

Pro tento účel a kontrolu systému je třeba, velmi přesnou, zaručenou, konstantní vytlačovací rychlost ochranného obalového materiálu o teplotě 250°C, přičemţ je nezbytné udrţovat stejnou tloušťka stěny obalu, jehoţ tloušťka je jen několik desetin milimetru.

Protoţe plnící ochranná směs musí být bez nečistot, je aplikována pod konstantním tlakem vstřikovací jehlou

Obr. 1.3.6 Princip nanášení ochranného obalu s ochrannou plnící směsí

1. cívka s optickým vláknem, 2. splétač vláken, je-li jich více, 3. plastová hmota v peletách, 4. nanesení ochranné směsi, 5.

Nejdůleţitější hledisko výrobního procesu pro volný ochranný obal na vlákně je přesná odpovídající délka ochranného obalu „tuby“ a optického vlákna.

Tradiční navíjecí cívky, s měděným vedením nejsou odpovídající pro pouţívání na tyto výrobky. Zčásti to je limitovanou kapacitou cívek a zčásti, ţe během napínání sklouzávají z vlákna vyrobené vrstvy. To by mohlo vést k nekontrolovatelným tlakovým podmínkám ve volném ochranném vlákně a tím k jeho zničení. Tento druh

22

ukládání můţe rovněţ způsobovat těţkost v přesně vyrobených délkách volného ochranného obalu k optickému vláknu. Vzhledem k těmto problémům s ukládáním vyrobených „kabelů“ se pouţívají otočné velké horizontální „mísy“ umístěné přímo vedle výrobního stroje. Mísy mají kapacitu aţ několik kilometrů. ^[1]