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ऑप्टिकल फ़ाइबर कैसे बनता है: प्रीफ़ॉर्म, ड्राइंग, कोटिंग, प्रूफ़ टेस्ट

टेलीकॉम फ़ाइबर 125 µm चौड़ा काँच का धागा है, जिसे बेसबॉल बैट जितने बड़े प्रीफ़ॉर्म से प्रति सेकंड दसियों मीटर की रफ़्तार पर खींचा जाता है, सेकंड के एक छोटे-से हिस्से में कोट किया जाता है, और बिकने से पहले पूरी लंबाई में 1 % स्ट्रेन तक तनाव दिया जाता है। मैन्युफ़ैक्चरिंग का यह रास्ता उन ज़्यादातर आँकड़ों की वजह बताता है जिनसे इंजीनियर बाद में मिलता है: मोड फ़ील्ड डायमीटर ±0.4 µm पर क्यों तय होता है, अलग-अलग विक्रेताओं के बीच स्प्लाइस में थोड़ा ज़्यादा लॉस क्यों होता है, इंस्टॉलेशन स्ट्रेन को प्रूफ़ टेस्ट के एक हिस्से तक क्यों सीमित रखा जाता है, आधुनिक फ़ाइबर हाइड्रोजन-सेफ़ क्यों है, और 200 µm फ़ाइबर को अलग स्प्लाइसर सेटिंग क्यों चाहिए। यह पेज कच्चे रसायनों से लेकर स्पूल तक की प्रक्रिया को फ़ॉलो करता है और यह बताकर खत्म होता है कि फ़ील्ड में इसका क्या मतलब है।

सामग्री

सामग्रीभूमिका
SiCl₄ (सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड)अल्ट्रा-प्योर सिलिका सोर्स; फ़्लेम या फ़र्नेस में ऑक्सीडाइज़ या हाइड्रोलाइज़ करके SiO₂ सूट बनाया जाता है
GeCl₄ → GeO₂रिफ़्रैक्टिव इंडेक्स बढ़ाता है — लगभग सभी टेलीकॉम फ़ाइबर का कोर डोपेंट; रेले प्रकीर्णन को थोड़ा बढ़ा देता है
फ़्लोरीन (SiF₄, C₂F₆, SF₆)इंडेक्स घटाता है — डिप्रेस्ड क्लैडिंग, बेंड-असंवेदनशील G.657 फ़ाइबर की ट्रेंच, प्योर-सिलिका-कोर फ़ाइबर की क्लैडिंग
POCl₃ → P₂O₅विस्कॉसिटी घटाता है, MCVD क्लैडिंग में इस्तेमाल होता है; काँच को हाइड्रोजन-सेंसिटिव बनाता है — इसी वजह से पुराने फ़ाइबर की एजिंग खराब होती है
Al₂O₃, Er, Yb, Tmएम्प्लिफ़ायर और लेज़र के लिए एक्टिव फ़ाइबर, पोरस सूट की सॉल्यूशन डोपिंग से मिलाए जाते हैं
Cl₂ और Heसुखाना और कंसॉलिडेशन: क्लोरीन OH को 1 ppb से नीचे हटाता है (लो वॉटर पीक), हीलियम पोरस बॉडी को शुद्ध करता है
UV-क्योरेबल एक्रिलेटडुअल कोटिंग: एक सॉफ़्ट प्राइमरी (मॉड्युलस ~1 MPa) काँच को कुशन देती है, एक हार्ड सेकंडरी (~1 GPa) उसे सुरक्षा देती है
कलर इंक, रिबन मैट्रिक्सपहचान (12 रंग) और रिबन असेंबली

प्रीफ़ॉर्म प्रोसेस

प्रोसेसकैसे काम करता हैकौन इस्तेमाल करता हैखूबियाँ
MCVD (मॉडिफ़ाइड केमिकल वेपर डिपॉज़िशन, Bell Labs 1974)बाहरी टॉर्च से गर्म की गई घूमती सिलिका ट्यूब के भीतर वेपर बहते हैं; सूट परत-दर-परत जमता है (पहले क्लैडिंग, फिर कोर); ट्यूब को एक ठोस रॉड में समेट दिया जाता हैज़्यादातर निर्माता, सभी स्पेशलिटी फ़ाइबर बनाने वालेलचीली प्रक्रिया: एर्बियम-डोप्ड, पोलैराइज़ेशन-मेंटेनिंग, डिस्पर्शन-कंपनसेटिंग फ़ाइबर; मध्यम प्रीफ़ॉर्म साइज़
PCVD (प्लाज़्मा-एक्टिवेटेड CVD)MCVD जैसा, लेकिन टॉर्च की जगह माइक्रोवेव प्लाज़्मा इस्तेमाल होता है; हज़ारों बेहद पतली परतेंग्रेडेड-इंडेक्स मल्टीमोड बनाने वालेसटीक इंडेक्स प्रोफ़ाइल — OM3/OM4/OM5
OVD (आउटसाइड वेपर डिपॉज़िशन)फ़्लेम से निकला सूट एक घूमती टारगेट रॉड पर जमता है, पहले कोर की परतें; रॉड हटाई जाती है, पोरस बॉडी को Cl₂ में सुखाया जाता है और साफ़ काँच में सिंटर किया जाता हैबड़ी मात्रा में सिंगल-मोड और मल्टीमोड उत्पादनबहुत कम OH, बड़े प्रीफ़ॉर्म, कोर और क्लैडिंग एक ही प्रोसेस में
VAD (वेपर-फ़ेज़ एक्सियल डिपॉज़िशन)सूट एक घूमती रॉड के सिरे पर बढ़ता है जिसे ऊपर की ओर खींचा जाता है; निरंतर प्रोसेसबड़ी मात्रा में सिंगल-मोड उत्पादनबहुत लंबे प्रीफ़ॉर्म, कम OH, ज़्यादा थ्रूपुट
ओवरक्लैडिंग (RIC — रॉड इन सिलिंडर; सूट ओवरक्लैड; स्लीविंग)कोर रॉड, जो पूरी इंडेक्स प्रोफ़ाइल रखती है, को सस्ते सिंथेटिक सिलिका से घेरा जाता है — ड्रॉ के दौरान फ़्यूज़ किया गया सिलिंडर, या एक्स्ट्रा सूटसभीमहँगा डोप्ड काँच वॉल्यूम का बस कुछ प्रतिशत होता है

तैयार प्रीफ़ॉर्म का डायमीटर 100–200 mm और लंबाई 1–3 m होती है। एक 150 mm × 2 m प्रीफ़ॉर्म से लगभग 2 500–3 000 km, 125 µm फ़ाइबर खिंचता है; सबसे बड़े आधुनिक प्रीफ़ॉर्म 5 000 km से ज़्यादा देते हैं।

ड्रॉइंग

स्टेपक्या होता हैआँकड़े
फ़र्नेसप्रीफ़ॉर्म की नोक ग्रेफ़ाइट या ज़िरकोनिया इंडक्शन फ़र्नेस में नरम होती है1 900–2 100 °C
नेक-डाउन और ड्रॉपिघली हुई नोक से एक धागा खींचा जाता है; स्पीड डायमीटर तय करती है20–40 m/s (1 200–2 500 m/min), आधुनिक टावर ज़्यादा तेज़
डायमीटर कंट्रोलएक लेज़र गेज नंगे फ़ाइबर को मापता है और कैप्स्टन स्पीड को फ़ीडबैक देता है125 ± 0.7 µm तय, ±0.1 µm हासिल
कूलिंगहीलियम से भरी ट्यूब काँच को इतना ठंडा करती है कि उसे कोट किया जा सकेएक मीटर से कम में कई सौ °C
प्राइमरी कोटिंगप्रेशराइज़्ड डाई से सॉफ़्ट एक्रिलेट लगाई जाती है, UV लैंप से क्योर की जाती है~190 µm तक
सेकंडरी कोटिंगहार्ड एक्रिलेट, क्योर की गई245 ± 10 µm स्टैंडर्ड; हाई-डेंसिटी केबल के लिए 200 ± 10 µm
स्पिनिंगड्रॉ के दौरान फ़ाइबर को बारी-बारी क्लॉकवाइज़ और काउंटर-क्लॉकवाइज़ घुमाया जाता है, जिससे बाइरिफ़्रिंजेंस अक्ष मिल जाते हैं1980 के दशक के फ़ाइबर के 0.5–2 ps/√km के बजाय PMD कोएफ़िशिएंट < 0.1 ps/√km
कैप्स्टन और वाइंडिंगस्पूल पर टेंशन-कंट्रोल्ड वाइंडिंगप्रति स्पूल 25–50 km; टावर 20–40 m ऊँचे

कलरिंग एक इंक लेयर जोड़ती है (या एक रंगीन सेकंडरी); रिबन 4–12 रंगीन फ़ाइबर को एक मैट्रिक्स में जोड़ते हैं, रोलेबल रिबन उन्हें रुक-रुक कर जोड़ते हैं ताकि उन्हें एक ट्यूब में रोल किया जा सके।

प्रूफ़ टेस्ट और क्वालिटी एश्योरेंस

टेस्टतरीक़ा (IEC 60793-1-xx)G.652.D के लिए स्पेसिफ़िकेशन
प्रूफ़ टेस्टहर मीटर ≥ 1 s के लिए 0.69 GPa (100 kpsi, ≈ 1 % स्ट्रेन) के टेंशन से गुज़रता है (part 1-30); सबमरीन और स्पेशल फ़ाइबर के लिए 1.38 GPaजो भी खराबी इस स्ट्रेस से नीचे टूट जाती, वह यहीं टूटती है, ज़मीन में नहीं
ज्योमेट्रीक्लैडिंग डायमीटर, नॉन-सर्कुलैरिटी, कोर–क्लैडिंग कंसेंट्रिसिटी (part 1-20)125 ± 0.7 µm; ≤ 1 %; ≤ 0.6 µm — कनेक्टर और स्प्लाइस अलाइनमेंट इसी पर निर्भर करते हैं
क्षीणन1310/1550/1625 nm पर कटबैक (part 1-40) और एक स्पेक्ट्रल स्कैन; हर स्पूल पर यूनिफ़ॉर्मिटी और पॉइंट डिफ़ेक्ट के लिए OTDR≤ 0.35 / 0.21 / 0.23 dB/km सामान्य; पॉइंट डिफ़ेक्ट ≤ 0.05 dB
मोड फ़ील्ड डायमीटरफ़ार-फ़ील्ड स्कैन (part 1-45)1310 nm पर 9.2 ± 0.4 µm
कटऑफ़ तरंगदैर्ध्यpart 1-44केबल्ड कटऑफ़ ≤ 1 260 nm
क्रोमैटिक डिस्पर्शनफ़ेज़-शिफ़्ट (part 1-42)λ₀ = 1 300–1 324 nm, स्लोप ≤ 0.092 ps/(nm²·km)
PMDpart 1-48लिंक डिज़ाइन वैल्यू ≤ 0.20 ps/√km
मैक्रोबेंड लॉसpart 1-4730 mm रेडियस पर 100 टर्न के लिए ≤ 0.1 dB (1625 nm)
कोटिंगस्ट्रिप फ़ोर्स 1.3–8.9 N (part 1-32), कोटिंग ज्योमेट्री, कर्लफ़ील्ड में एकसमान स्ट्रिपिंग
हाइड्रोजन एजिंगIEC 60793-2-50एक्सपोज़र के बाद ≤ 0.01 dB/km बढ़ोतरी — आधुनिक फ़ाइबर हाइड्रोजन-सेफ़ है

हर स्पूल मापे गए मानों की एक डेटा शीट के साथ आता है। केबल बनाने वाले स्पूल → केबल → फ़ाइबर नंबर की मैपिंग रखते हैं; स्वीकृति के दौरान वे फ़ाइबर डेटा शीट माँगें — वे आपके प्लांट की पहली बेसलाइन हैं (डॉक्यूमेंटेशन और लेबलिंग)।

स्पेशल फ़ाइबर और उन्हें बनाने में क्या अलग है

फ़ाइबरमैन्युफ़ैक्चरिंग में अंतरइस्तेमाल
बेंड-असंवेदनशील G.657कोर के चारों ओर एक फ़्लोरीन-डोप्ड ट्रेंच रिंग जमाई जाती है (MCVD/PCVD या OVD)FTTH, हाई-डेंसिटी पैनल, 200 µm केबल
ग्रेडेड-इंडेक्स मल्टीमोड OM3–OM5पैराबॉलिक (α ≈ 2) इंडेक्स प्रोफ़ाइल की हज़ारों परतें; हर प्रीफ़ॉर्म पर डिफ़रेंशियल मोड डिले मापा जाता हैशॉर्ट-रीच VCSEL लिंक
एर्बियम-डोप्ड (EDF)सिंटरिंग से पहले पोरस कोर सूट को Er/Al सॉल्यूशन में भिगोया जाता है; प्रति एम्प्लिफ़ायर छोटी लंबाई (मीटर)EDFA
पोलैराइज़ेशन-मेंटेनिंग (PANDA, बो-टाई)प्रीफ़ॉर्म में छेद ड्रिल करके बोरॉन-डोप्ड स्ट्रेस रॉड डाली जाती हैं, या आकार दिए गए स्ट्रेस क्षेत्र बनाए जाते हैंकोहेरेंट ट्रांसीवर के अंदर, सेंसर, पंप कॉम्बाइनर
डिस्पर्शन-कंपनसेटिंग (DCF)ऊँचे इंडेक्स स्टेप वाला छोटा कोर, जो बड़ा नेगेटिव डिस्पर्शन देता हैलेगेसी 10G/40G कंपनसेशन
प्योर-सिलिका-कोर G.654अनडोप्ड कोर, फ़्लोरीन-डोप्ड क्लैडिंग; बड़े इफ़ेक्टिव एरिया वाले वैरिएंट (G.654.E)सबमरीन और लॉन्ग-हॉल कोहेरेंट: 0.15–0.17 dB/km
हॉलो-कोर (NANF और संबंधित)सिलिका कैपिलरी की स्टैक-एंड-ड्रॉ, जो एक एयर कोर बनाती है; प्रकाश 1.46 × तेज़ चलता है और लगभग नॉन-लीनियरिटी के बिनालेटेंसी-क्रिटिकल लिंक, रिसर्च; 2020 के दशक में 0.2 dB/km से कम लॉस दर्ज
मल्टीकोर125–200 µm क्लैडिंग में 4–7 कोर, एक स्टैक्ड प्रीफ़ॉर्म से खींचा गयास्पेस-डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग, 2020 के दशक से सबमरीन सिस्टम
रेडिएशन-हार्डफ़्लोरीन-डोप्ड कोर और क्लैडिंग, जर्मेनियम रहितन्यूक्लियर, स्पेस, एक्सेलरेटर
कार्बन या मेटल कोटेडड्रॉ टावर में एक्रिलेट से पहले लगाई गई हर्मेटिक कार्बन लेयरऑयल और गैस, हाइड्रोजन-रिच और हाई-टेम्परेचर वातावरण

नेटवर्क इंजीनियर को इससे फ़र्क़ क्यों पड़ता है

मैन्युफ़ैक्चरिंग तथ्यफ़ील्ड पर असर
MFD ±0.4 µm पर तय होता हैअलग-अलग विक्रेताओं या दौर के फ़ाइबर के बीच स्प्लाइस में 0.02–0.05 dB ज़्यादा लॉस हो सकता है; OTDR पर गेनर और लूज़र (स्प्लाइसिंग और टर्मिनेशन)
1 % स्ट्रेन पर प्रूफ़ टेस्टलॉन्ग-टर्म इंस्टॉल्ड स्ट्रेन प्रूफ़ के 20 % तक सीमित (0.2 %), इंस्टॉलेशन 60 % तक (विश्वसनीयता और एजिंग)
कंसेंट्रिसिटी ≤ 0.6 µmकनेक्टर लॉस पर फ़ेरूल और पॉलिश का दबदबा होता है, काँच का नहीं
1990 के दशक के अंत से स्पिनिंगलगभग 2000 के बाद बना कोई भी फ़ाइबर 100G कोहेरेंट चला सकता है; 1995 से पहले के फ़ाइबर को PMD टेस्ट चाहिए (फ़ाइबर कैरेक्टराइज़ेशन)
लो-OH ड्राइंग1383 nm वॉटर पीक खत्म हो जाता है: E-बैंड CWDM और 1625/1650 nm मॉनिटरिंग इस्तेमाल की जा सकती हैं (क्षीणन और विंडो)
200 µm कोटिंगछोटी केबल, लेकिन होल्डर, स्ट्रिपर सेटिंग और क्लीवर क्लैंप मेल खाने चाहिए; मिक्स्ड 200/250 µm स्प्लाइसिंग के लिए सही होल्डर चाहिए
केबल्ड क्षीणन > फ़ाइबर क्षीणनकेबल डेटा शीट की केबल्ड वैल्यू से डिज़ाइन करें, फ़ाइबर वैल्यू से नहीं (केबल निर्माण)
रिबनमास फ़्यूज़न स्प्लाइसर, प्रति स्प्लाइस 12 फ़ाइबर; रिबन पोज़िशन से पहचान

CodingBox में

ट्रांसीवर को इस बारे में कुछ नहीं पता होता कि फ़ाइबर कैसे बना, लेकिन SMF, OM3 और OM4 के लिए उसकी रेटेड लंबाई यह मानती है कि फ़ाइबर इन्हीं टॉलरेंस के मुताबिक़ बना है — G.652.D या बताया गया OM ग्रेड। CodingBox ये लंबाई फ़ील्ड दिखाता है; असामान्य फ़ाइबर (G.654, G.653, हॉलो-कोर) पर रेटेड दूरियाँ लागू नहीं होतीं और लिंक बजट फ़ाइबर की अपनी डेटा शीट से बनाना पड़ता है (Check transceiver, फ़ाइबर टाइप)।

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