Công Nghệ sản xuất Sợi Quang

Sợi quang dẫn đặc : Sợi quang học làm ra với hình dạng như sợi bún hay sợi mì spaghetti, đường kính từ loại nhỏ nhất 2 micromet đến loại lớn 150 micromet tùy nhu cầu sử dụng. Chất liệu sản xuất s

Công Nghệ sản xuất Sợi Quang 1/. Sợi quang dẫn đặc : Sợi quang học làm ra với hình dạng như sợi bún hay sợi mì spaghetti, đường kính từ loại nhỏ nhất 2 micromet đến loại lớn 150 micromet tùy nhu cầu sử dụng.Chất liệu sản xuất sợi quang học loại này là silic hoặc nhựa đặc trong suốt.a/. Chế tạo từ silic siêu sạch có độ tinh khiết cần thiết (ít nhất là ba đến năm số 9)Đa số sợi quang học hiện nay là sợi thủy tinh đặc làm từ silic siêu sạch (ultra clean silicon). Silic càng sạch (độ tinh khiết cao) thì hiệu quả truyền dẫn quang học càng cao, càng ít tổn hao năng lượng quang học trong cáp quang, tốc độ truyền dẫn thông tin càng lớn.- Chế tạo silic công nghiệp : Silic được sản xuất công nghiệp bằng cách nung nóng silica siêu sạch trong lò luyện bằng hồ quang với các điện cực cacbon. Ở nhiệt độ trên 1900 °C, cacbon khử silica thành silic theo phản ứngSiO2 + C → Si + CO2Silic lỏng được thu hồi ở đáy lò, sau đó nó được tháo ra và làm nguội.- Tăng độ tinh khiết bằng phương phàp vật lí : các thỏi silic phẩm cấp công nghiệp được nung nóng tại một đầu. Sau đó, nguồn nhiệt chuyển động rất chậm dọc theo chiều dài của thỏi, giữ cho chỉ một đoạn ngắn của thỏi nóng chảy và silic được làm nguội và tái đông đặc ở phía sau nó. Vì phần lớn các tạp chất có xu hướng nằm trong phần nóng chảy hơn là trong phần tái đông đặc, nên khi quá trình này kết thúc, phần lớn tạp chất của thỏi sẽ chuyển về đầu nóng chảy sau cùng. Đầu này sau đó bị cắt bỏ, và quy trình này được lặp lại nếu muốn có silic với phẩm cấp cao hơn.- Tăng độ tinh khiết bằng phương pháp hoá học với qui trình Siemens : các thỏi silic có độ tinh khiết cao được đưa vào triclorosilan ở nhiệt độ 1150 °C. Khí triclorosilan phân hủy và lắng đọng silic bổ sung trên thỏi, làm to nó theo phản ứng sau:2HSiCl3 → Si + 2HCl + SiCl4Silic sản xuất từ phương pháp này và các công nghệ tương tự gọi là silic đa tinh thể. Silic đa tinh thể thông thường có tạp chất ở mức 1 phần tỷ hoặc thấp hơn.(xem thêm http://vi.wikipedia.org/wiki/Silic )- Gia tăng chiết suất để đảm bảo phản xạ toàn phần với vi lượng germani hay phosphore hoặc cả hai (khoảng một đến vài phần triệu khối lượng).- Kéo sợi quang ở kích cỡ cần thiết và bọc các lớp ngoài.b/. Chế tạo từ silica : Corning Glass Works, hãng sản xuất gốm sứ và thủy tinh của Mỹ đầu tiên dùng phương pháp này vào năm 1970. "Corning nghiên cứu chất silica trong khi những công ty khác lại chú trọng khâu lọc thủy tinh. Hãng đã thành công khi chọn hướng đi riêng", Jeff Hecht, tác giả cuốn Thành phố ánh sáng: Câu chuyện thần kỳ về cáp quang (City of Light: The Story of Fiber Optics), nói.(Xem theo http://www.vnexpress .006/02/3B9E69D2 )- Rửa bằng acid và các dung môi ở các cấp đoạn nhiệt thích hợp để tách chất bẩn, mục tiêu là có silica (Silicon dioxid) với độ tinh chất tối thiểu 3 số 9 (99,9 %) .- Hai loại khí là silicon dioxit và germani dioxit sẽ được bơm vào một ống rỗng. Đèn đốt di chuyển từ dưới lên trên chiếc ống và làm nóng nó từ phía dưới cho đến khi lõi thuỷ tinh rắn được định hình hoàn toàn bên trong.- Vật liệu hình thành được hạ nhiệt trong tháp có nhiệt độ 1.900 độ C. Khi thuỷ tinh thẳng đứng tan chảy, nó sẽ trở về trọng lượng thực. bọc các lớp ngoài.◊- Một máy đặc biệt có nhiệm vụ kéo thuỷ tinh thành những sợi hình trụ (Xem theo http://www.khoahoc.c quang_hoc.aspx )c/. Sợi quang học bằng nhựa trong suốt : Nhựa đa thành phần trong đó chủ yếu là poli Carbonate có gia tố vi lượng chì hay qua các◊phosphore được một máy kéo sợi có kết cấu đặc biệt khầu bọc các lớp ngoài để hoàn tất sản phẩm cáp quang.2/. Sợi quang học lượng tử rỗng ruột :Sợi thuỷ tinh quang học rỗng ruột là loại sợi thuỷ tinh quang học thế hệ mới, còn gọi là "sợi lượng tử", thực chất nó là sợi thuỷ tinh trong suốt và mảnh mai như sợi tóc và được dùng để truyền dẫn tín hiệu trong kỹ thuật viễn thông hiện đại. Chỉ khác là là nó rỗng ruột theo suốt chiều dài của nó và trong quá trình truyền dẫn ánh sáng không bị thất thoát ánh sáng từ trong ống. Theo nhà vật lý Philip Rusel ở trường đại học Bath (Anh) thì sợi thuỷ tinh quang học rỗng ruột đang tạo ra một cuộc cách mạng trong công nghệ truyền dẫn thông tin. Nếu ánh sáng được truyền dẫn trong không khí thì nó có hiệu ứng mạnh hơn rõ rệt và tăng dung lượng truyền dẫn lên rất nhiều so với truyền trong sợi thủy tinh đặc hoặc các vật liệu khác. (http://www.hanoipc.e 80&rCount=3018 Theo: CNVN - Thùy Linh sưu tầm)Qui trình công nghệ của sợi quang học lượng tử không cần đến độ tinh khiết và trong suốt cao của silic hay sự khắt khe về quang học của chủng loại nhựa chế tạo sợi quang vì môi trường truyền dẫn tín hiệu quang là không khí bên trong phần rỗng ruột, chế độ phản xạ toàn phần quang năng trong ống sợi quang lượng tử rất dễ dàng xác lập. Điều khác biệt của qui trình công nghệ chế tạo sợi quang lượng tử nằm ở máy kéo sợi nhưng cũng không quá khó khăn.Hiệu quả rất cao, chi phí sản xuất thấp, đấu nối dễ dàng với tốn hao bé, sợi quang học rỗng ruột có thừa khả năng cạnh tranh về giá cả và chi phí so với mọi loại cáp quang học khác kể cả với cáp kim loại.3/. Sợi quang học hình conic :… sợi quang thông thường có lõi tiết diện tròn "giống như sợi mì spageti. Tuy nhiên, nếu được chế tạo mỏng và dẹt thì có thể xoắn sợi thành dạng xoắn ốc hoặc sợi xoắn kép". Hãng Chiral cho biết, khi chế tạo theo cách này, độ xoắn của sợi có tác dụng như vật lọc chọn lọc cho phép xung ánh sáng có bước sóng (màu) hoặc các hướng (sự phân cực) xác định đi qua, trong khi tán xạ tất cả các xung ánh sáng khác. Chức năng của sợi được thay đổi bằng cách thay đổi số lượng vòng xoắn. Ví dụ, cứ với một vòng xoắn theo độ dài 10 micro mét thì sợi có tác dụng như vật lọc phân cực, trong khi xoắn một vòng theo bước sóng thì sẽ tạo cho sợi khả năng như là một gương có độ chọn lọc cao, có thể sử dụng làm lade sợi quang tiên tiến.Các khả năng này tỏ ra có triển vọng nhờ sử dụng các "cách tử không đối xứng" ("Chiral Graftings") (cách tử là mạng các dây nhỏ song song dùng trong ống dẫn sóng chỉ cho một loại sóng nhất định đi qua) trên cơ sở tác động đến hoạt tính xoắn của sợi thủy tinh quang học thông thường.Phát triển công nghệ này có thể trở thành một trong những bước nhảy lớn của ngành truyền thông thế giới, khi mà ứng dụng sợi quang conic trong sản xuất thiết bị laser dùng trong truyền thông với hiệu quả cao gấp ba lần so với lade bán dẫn hiện tại, và chi phí chỉ bằng 1/5. Thông tin chi tiết có thể tham khảo trang web của Hãng: http://www.chiral photonics.com 4/. Sợi quang học làm bằng vật liệu sinh học :Hải miên thuỷ tinh, còn có biệt danh là “giỏ hoa của Thần Vệ nữ”, cao khoảng nửa mét với một bộ xương dạng lưới bằng silic dioxide. Chúng tiết ra các sợi thuỷ tinh ở đế, hình thành một chiếc "vương miện", giúp neo mình dưới đáy biển. Các sợi này dài khoảng 18 cm và có độ dày bằng sợi tóc người.Các nhà nghiên cứu cho biết sợi thuỷ tinh được tiết ra ở nhiệt độ lạnh, trong một quá trình hoàn toàn khác với việc sản xuất cáp quang nhân tạo truyền thống (đòi hỏi nhiệt độ cao và cho ra những sợi cáp tương đối giòn). Một ưu điểm nữa của loại sợi tự nhiên này là hải miên có thể bổ sung một lượng natri vào thành phần vật liệu, làm tăng khả năng dẫn sáng của nó. Điều này sẽ khó thực hiện nếu chúng ta vẫn duy trì phương pháp chế tạo ở nhiệt độ cao như hiện nay.“Bạn thậm chí có thể thắt nút trên những sợi sinh học này mà không làm chúng bị gãy”, Joanna Heizenberg, trưởng nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Bell danh tiếng, cho biết.Nhận xét chung và liên hệ thực tế thì sợi quang học đặc ruột là công nghệ “xưa rồi Diễm” cách đây gần 40 năm mà vài nhà máy sản xuất sợi quang học của Việt Nam đang xây dựng (tại HN và Bình Dương) sử dụng và cho là tiên tiến. . cáp quang. 2/. Sợi quang học lượng tử rỗng ruột :Sợi thuỷ tinh quang học rỗng ruột là loại sợi thuỷ tinh quang học thế hệ mới, còn gọi là " ;sợi. dẫn quang học càng cao, càng ít tổn hao năng lượng quang học trong cáp quang, tốc độ truyền dẫn thông tin càng lớn.- Chế tạo silic công