光纤生产工艺培训

光纤生产工艺流程介绍光通信历史•光纤通讯理论，高锟，60‘s理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并设计了通信用光纤的波导结构（即阶跃光纤）。更重要的是科学地予言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，即加强原材料提纯，加入适当的掺杂剂，可以把光纤的衰耗系数降低到20dB/km以下•第一根低耗光纤，康宁,70‘s一九七０年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学相沉积法（MCVD法）制造出当时世界上第一根超低耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导火索。•第一条商用光纤通讯线路，美国，70‘s•第一条越洋光通讯线路，美国，80‘s•光棒制造技术，OVD,MCVD,VAD，70‘s光通信简介电信（telecommunicaton）•借助某种设备在相隔一定距离的条件下进行信息交换发送器接收器信息信息链路（语音、视频、数据）（语音、视频、数据）传输介质光纤基本知识•光纤的基本介绍光纤——就是将信息以光的形式传输的一种传输介质光纤的材料：二氧化硅石英玻璃材料光纤的结构：纤芯、包层、涂敷层光纤的种类通信光纤特种光纤多模光纤单模光纤：匹配型非色散位移单模光纤玻璃光纤结构涂层包层n1n2,n3n2芯部n1n2n3应用领域1、全球的海底网络2、陆地网络3、卫星系统与光纤网络4、光纤到户和光纤到桌面5、局域网、城域网、广域网等光纤优点宽带通讯（超大容量）光纤：＞2.5Gbps同轴电缆：＜１5０Ｍbps低损耗，中继距离长：光纤：＞５０公里同轴电缆：＜１２公里低通讯成本无电磁波干扰通讯保密性好体积小、重量轻、便于施工维护原材料来源丰富，潜在价格低廉光纤的模式单模光纤(Single-Mode)只传输主模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量，长距离的光纤通讯。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。多模光纤(Multi-Mode)在一定的工作波长下，有多个模式在光纤中传输（850nm/1300nm）,这种光纤称之为多模光纤。由于色散或像差，因此，这种光纤的传输性能较差，频带比较窄，传输容量也比较小，距离比较短。光物理学光现象从波的观点——从几何光学的观点——从量子学的观点——电磁波光线或光束光子流1、电磁波E(V/m)TabE(V/m)λab光物理学•波长：一个波的两个连续周期中两个相同点（具有相同相位点）间的距离光速Ｃ＝λ•ｆ＝λ／Ｔ光是占据电磁波谱中特定范围的电磁波周期：一个波中两个（具有相同相位点）顺次通过同一空间位置所需要的时间光物理学图2电磁波谱光物理学2、光束（光线）θ1θ3θ2空气：n1=1.0玻璃：n1=1.5θ1θ3θ2空气：n1=1.0玻璃：n1=1.5θ1θ3空气：n1=1.0玻璃：n1=1.5基本的光学原理：所有的光在真空中的特性在折射率为n的材料中会放生变化斯涅耳定律：n1sinθ1=n2sinθ22.1折射率•2.2全内反射光物理学当光线从一个具有较高折射率的介质进入一个具有较低折射率的介质而且入射角超过临界角的时候，所有的光返回入射介质中，这种现象称为全内反射。θ1＞θ1c玻璃：n1=1.5空气：n1=1.0光纤传导光的基本原理临界入射角和临界传播角光发射到光纤中•3、光子流3.1能级图光物理学能量E1E2E0E3E4基态原子的能量是量子化的•3.2光子光物理学一个量子的能量称为光子一个量子的能量Ep以光速C传播的基本微粒，一个光子的能量Ep=h•f=h•c/λh：普朗克常数（ｈ＝6.626＊10－34Ｊ•ｓ）作为基本微粒的光子的能量与其频率有关，而频率通常是与波长相关的光子的本质是什么？电磁辐射光子的频率F约为1014Hz,他是哪一类辐射？光就是光子流Ep单位:eVλ单位：nm光纤几何特性•光纤的几何结构：纤芯、包层、涂敷层外涂敷层内涂敷层包层芯层光纤几何结构芯包同心度偏差不圆度•不圆度=光纤几何特性芯包同心度误差：纤芯和包层的几何中心的最大距离模场直径MFD：单模光纤的模式是由光纤横截面上模场的分布决定的，当光强度下降到它的峰值的1/e2横截面积尺寸。该参数依赖于工作波长。（Dmax-Dmin）×100%（Dmax+Dmin）2平均直径D=D•光纤几何参数：1、光纤直径：125±1μm2、光纤芯经：光纤产品标准多模光纤——50/62.5μm单模光纤——8~10μm3、涂敷层直径：内涂层——190±20μm外涂层——245±5μm4、包层不圆度：＜0.1%5、涂敷层不圆度：＜6%6、芯包同心度误差：≤0.6μm7、包层/涂敷层同心度误差：≤12μm8、光纤长度：2.1公里的整数倍•光纤传输特性参数光纤产品标准2、截止波长：1180~1360nm4、零色散波长：1302~1322nm3、模场直径：9.2±0.4μm/1310nm10.4±0.5μm/1550nm1、衰减：0.344dB/km(1310nm)0.204dB/km(1550nm)5、色散斜率：0.09ps/(nm2•km)6、色散系数：18ps/(nm•km)光纤生产工序•预处理•拉丝•筛选•检测简述光纤制造的工艺流程1检验2切割3接把棒4抛光5拉丝切割把棒酸洗6检验7张力筛选8检验9复绕10包装11入库内外UV固化涂料光纤盘光纤预制棒预处理工序预制棒的预处理预制棒预制棒和把棒连接氢氧焰氢氧焰注意事项：氢氧焰的点火和关火的顺序拉丝简介•什么是拉丝将直径为80mm的预制棒拉制成直径只有250um左右的光纤，而保持原来预制棒的芯包比和原有的折射率分布外涂覆层内涂覆层芯层包层裸光纤G652单模光纤直径裸光纤(um)125±1一次涂覆后光纤(um)195±5二次涂覆后光纤(um)245±5•拉丝的方法当预制棒由送棒机构一定的速度均匀的送往电加热炉中，预制棒尖端受热到一定温度时，棒体尖端粘度降低，由于其自身的重量下垂而形成纤维，然后通过控制牵引的速度和预制棒下行的速度来控制拉丝的直径。拉丝简介V拉=V送*D2/d2D：预制棒的直径d：光纤的直径拉丝塔简介工艺运行速度范围：800---1200m/min运行温度：2100-2300ºC张力测量轮导向轮卡盘预制棒加热炉退火管纤径测量仪冷却管辅助牵引轮一次涂覆UV固化灯纤径测量仪冷却管二次涂覆UV固化灯同心度监控仪纤径测量仪牵引轮收线轮环境条件洁净度：10000级温度：20ºC－30ºC湿度：40%－70%拉丝工序的主要辅料及工具•原料：光纤预制棒(带把棒)、内涂UV固化涂料、外涂UV固化涂料。•辅料：收线盘、氩气、氮气、二氧化碳、氦气、乙醇、洁净纸、一次性手套、粘胶带等。•工具：光纤坠、力矩扳手、斜口钳、清洁刷、乙醇瓶、手电筒、铁桶、吸尘器、镊子、螺丝刀、卷尺、直尺、喉箍等。拉丝工序的安全防护措施•在拉丝塔上作业时要穿戴好洁净服、防滑鞋和安全帽。•在拉丝塔上作业时，所用的工具用完后要立即放回工具箱内，严防任何物品从高处坠落。•在拉丝塔正常运行时，牵引轮和收线机的防护罩必须关上。•高温操作时必须戴好隔热手套，避免被高温光棒及熔化料头烫伤。•接触光纤碎屑（如光纤穿丝过程），要防止光纤扎伤皮肤；万一光纤扎入皮肤，应立即用镊子将其夹出。•在UV固化灯和拉丝炉等强光处操作时要戴好防护墨镜，严禁裸眼直视。•在进行接触化学品如涂覆树脂、乙醇等的操作时，要戴好乳胶手套。•在升降机上操作时，当升降机在升降过程中，头手不要伸到护栏外部。•防止拉丝炉及拉丝炉周围的水泄漏，一旦发现泄漏，立即切断电源；在泄漏被查明和修复之前，拉丝炉不能通电。•防止UV固化灯内烟气进入工作间。拉丝塔主要部件介绍送棒机构石墨加热炉涂覆装置UV固化装置拉丝塔主要部件介绍--送棒机构•手动控制盒可控制送棒机构可上下左右移动•将预制棒向下送入拉丝炉内，目测预制棒与拉丝炉的间隙。当发现其偏离中心位置时，用手动控制盒上的〔XY位置调整〕按钮进行调整注意事项：安装预制棒时要戴一次性手套，不可污染棒X-Y拉丝塔各部件介绍--拉丝炉Ar冷却水中心管套管冷却水：起到冷却炉体、炉顶盖、炉底盖、电极、和夹具的作用，确保冷却水已开Ar：确保炉内充满氩气，避免石墨和氧气接触发生反应退火管：消除光纤的应力中心管：石墨体顶盖：防止氧气进入拉丝炉电极：电加热退火管顶盖电极炉底门拉丝炉的清洁•确保电源关闭•打开拉丝炉底部的门，在拉丝炉退火管底部套一塑料袋•将一清洁刷插入拉丝炉，抽出中心管,用洁净纸擦净中心管外壁，用清洁刷清洁中心管内壁，同时用氮气吹枪清洁表面灰尘•用清洁刷清洁拉丝炉内的中心管外套管。由于中心管套管会在炉内上下移动，清洁时可用手轻轻地扶住其端头。（注意：操作时要戴一次性手套。）清洁刷中心管炉体清洁刷注意事项：不可用手直接接触中心体和外套管炉底细管（退火管）炉底门塑料袋为什么要清洁拉丝炉的清洁•用吸尘器除去中心管内的灰尘。•用吸尘器除去拉丝炉内的灰尘•将蘸有乙醇的洁净纸包在长管的末端，将长管插入拉丝炉直到炉底出口，以清洁拉丝炉底部的退火管。•将清洁刷插入已清洁好的中心管并将其放回拉丝炉。长臂刷洁净纸拉丝炉的清洁•将检查管沿外套管壁插入拉丝炉内，接触到中心管边缘，以检查中心管安放位置是否正确，检查完毕后，将炉顶盖安装好密封圈，盖在拉丝炉上。•解开拉丝炉退火管底部的塑料袋。•用蘸有乙醇的洁净纸清洁炉底门及退火管口。•在拉丝炉退火管底端插入装好密封圈的炉底塞并用底门固定标记底门炉底塞UV胶拉丝塔各部件介绍--涂覆装置锁扣模具导向器顶盖涂覆器CO2•涂覆材料：环氧丙烯酸酯或聚丙烯酸酯•CO2:消除涂覆过程中出现的气泡拉丝塔各部件介绍--涂覆装置•UV胶在使用前应在40±5ºC恒温箱中保温16小时以上，回收UV胶保温时间在120小时以上,同时应该按照先进先出原则使用恒温箱中的UV胶。•将满足保存条件的ＵＶ胶从恒温箱中取出，放入拉丝塔的大ＵＶ胶罐中。注意：一涂和二涂的ＵＶ胶要放入相应的一涂和二涂ＵＶ胶罐中，绝不能放错。UV胶为什么要进行涂覆•光纤的材料是石英玻璃，是脆性断裂材料•不加涂覆材料时，光纤在空气当中裸露，表面缺陷的扩大，局部的应力在此集中，造成强度极低，光纤极易断裂•为了保护光纤表面，提高抗拉强度和抗弯曲强度，及便于实用，需要给光纤涂覆树脂材料•一次涂覆和二次涂敷的作用：•内涂层较软，用于保护裸光纤表面免受机械损伤，并且在光纤使用中起到缓冲外界应力的作用；折射率比石英玻璃偏大，用来吸收透过包层的多余的光•外涂层较硬则有利于光纤耐磨损，有利于提高光纤的低温性能和抗弯性能拉丝塔各部件介绍--涂覆装置＂Ｏ＂型密封圈标志线对齐模具模具的清洗•拆开模具取下的密封圈用蘸有乙醇的洁净纸擦试密封圈上的树脂。将擦干净的密封圈放在洁净纸上备用•将模具放入装有乙醇的容器中浸泡约30分钟（注意乙醇液面必须没过模具。）之后将容器放入超声波清洗机中清洗约30分钟。•用洁净纸将模具内外表面的乙醇擦净，用吸有乙醇的注射器从模具孔注入乙醇，如果从另一端模具孔射出的乙醇通畅，表明模具清洗干净；否则，重新进行清洗。•用氮气吹枪清洁模具孔,同时用显微镜观察模具孔，如果模具孔圆整无污物，表明模具通畅；否则，用微型针疏通后重新清洗•将其放入干燥器中备用拉丝塔各部件介绍--涂覆装置模具的安装•从干燥器中取出模具,用显微镜观察模具内孔，应为正圆形•将模具组装，确保相同的标志线对齐•安装‘O’型圈•从涂覆器底部插入模具，并用锁扣固定。从顶部插入模具导向器，并推向锁扣•安装涂覆器的顶盖涂覆器锁扣模具导向器顶盖＂Ｏ＂型密封圈标志线对齐模具返回拉丝塔各部件介绍--光固装置•UV石英灯管：避免通过的光纤受空气的污染和振动•N2气：惰性气体氮气来避氧以加速固化。洁净干燥的氮气从石英管底部被引入，并以层流的方式向上到炉子顶端，这将起着排除氧气的作用，同时还可带出涂料中的挥发组分，使光纤免受污染，还可避免光纤因受灯源的红外辐射所致的过热问题•抽风装置：确保紫外固化炉在正常工作时不至于因温度过高而烧坏炉子。紧固开关C型夹连接件N2排风返回拉丝塔各部件介绍--光固装置UV石英灯管的清洁和安装•用清洁刷把沾有乙醇的洁