استكشاف عملية تصنيع كابلات الألياف الضوئية

أصبح الإنترنت فائق السرعة الذي تعتمد عليه كل يوم ممكنًا من خلال كابلات الألياف الضوئية وهي خيوط رفيعة من الزجاج أو البلاستيك. ومع ذلك، كما تعلمون، تمر هذه الخيوط بعملية تصنيع معقدة للغاية تتضمن تكنولوجيا متطورة، ودرجات حرارة عالية، واختبارات دقيقة. لنأخذكم في رحلة إلى عالم إنتاج كابلات الألياف الضوئية المذهل!

الشكل رقم 1 دليل عملية تصنيع الألياف الضوئية

1) المتطلبات الأساسية لتصنيع كابلات الألياف الضوئية 

من الضروري فهم المكونات والمواد الرئيسية المرتبطة بكابل الألياف الضوئية، إلى جانب متطلبات الإعداد، قبل فهم إنتاج كابل الألياف الضوئية. 

i) فهم بنية كابل الألياف الضوئية: أولاً، ضع في اعتبارك أن يتكون كابل الألياف الضوئية من أربع طبقات رئيسية: الأولى هي النواة (الجزء المركزي الشفاف ينقل الإشارات الضوئية). والثانية هي الغلاف، وهو جزء عاكس للضوء يحيط بالنواة للاحتفاظ بالضوء داخليًا، مما يقلل من فقدان الإشارة. 

الطبقة التالية هي طبقة عازلة، وهي طبقة واقية مقاومة للتآكل تحمي الألياف من الخدوش والأضرار الخارجية. أما الطبقة الأخيرة فهي السترة، التي توفر عزلًا عن البيئة المحيطة.

الشكل رقم 2 المتطلبات الأساسية لإنتاج كابلات الألياف الضوئية

ii) اختيار المواد: وبالإضافة إلى ذلك، من الضروري اختيار المواد المناسبة لتحقيق الأداء الأمثل وطول العمر. لذا، اطلع على الجدول الموضح لمساعدتك في تحديد المادة المناسبة بسرعة! 

	جوهر	الكسوة	طلاء عازل	عضو القوة	السترة الخارجية
مواد	زجاج السيليكا (نقي 99.999%)	السيليكا الممزوجة بالفلور	أكريلات معالج بالأشعة فوق البنفسجية	كيفلر، فولاذ، ألياف زجاجية	بولي كلوريد الفينيل، LSZH، البولي إيثيلين

ثالثا) متطلبات الإنتاج: علاوة على ذلك، يتطلب تصنيع كابلات الألياف الضوئية آلات دقيقة، وغرفًا نظيفة، وتحكمًا صارمًا في درجات الحرارة. على سبيل المثال، تتطلب عملية سحب الألياف تسخين السيليكا إلى أكثر من 2000 درجة مئوية، مع الحفاظ على قطرها عند 125 ميكرونًا مع اختلاف قدره ± ميكرون واحد فقط.

رابعا) تدابير مراقبة الجودة: لكن، قبل توسيع نطاق الإنتاج، يجب تقييم جودة كابلات الألياف. بالنسبة للألياف أحادية الوضع، يجب أن يكون فقدان الإشارة أو توهينها أقل من 0.2 ديسيبل/كم، ويجب أن يتحمل الكابل قوة شد لا تقل عن 50 نيوتن لضمان متانته. 

وبالتالي، من خلال الالتزام بهذه الشروط، من الممكن تصنيع كابلات الألياف الضوئية القادرة على الأداء الموثوق والمتواصل لمدة تزيد عن 25 عامًا.

2) دليل خطوة بخطوة لعملية إنتاج كابل الألياف الضوئية

الشكل رقم 3: مخطط تدفق إنتاج كابلات الألياف الضوئية

i) الخطوة 1: تصنيع القالب المسبق 

تبدأ المرحلة الأولى بنموذج أولي يُستخرج منه ليف بصري ذو خصائص فائقة. تخيّل النموذج الأولي كـ"مخطط" يتحكم في بنية كابل الألياف الضوئية، وبالتالي في جميع العمليات التي تُحدد كفاءة مرور الضوء عبره.

الشكل رقم 4 تصنيع القوالب المسبقة لكابل الألياف

• كيف يتم تصنيع القالب؟

لتحقيق أداء فائق الجودة، الدرجة متعددة الاستخدامات السيليكا يُستخدم (نقاء 99.999%)، ويُرسَّب كلٌّ من النواة والكسوة على طبقات. هنا، تذكَّر أن أيَّ ذرة تلوث، حتى لو كانت في منتصف الطريق، قد تُؤدِّي فقط إلى فقدان الإشارة، وبالتالي تلتزم بإجراء مُحدَّد.

الشكل رقم 5 عملية MCVD لتصنيع كابلات الألياف الضوئية

• ثلاث طرق شائعة لتصنيع القوالب المسبقة 

	عملية	الأفضل ل	الايجابيات	سلبيات
MCVD (الترسيب الكيميائي للبخار المعدل)	يتم تسخين الغاز داخل أنبوب السيليكا الدوار لتشكيل طبقات	ألياف الاتصالات عالية الدقة	التحكم الدقيق في مؤشر الانكسار	قدرة إنتاجية منخفضة وتكلفة عالية
OVD (ترسيب البخار الخارجي)	جزيئات السيليكا المترسبة على قضيب دوار، ثم تم تلبيدها	الإنتاج الضخم للألياف القياسية	التحكم الجيد في خصائص الألياف	إعداد معقد
الترسيب المحوري للبخار (VAD)	الترسيب الرأسي يبني أشكالًا أولية كبيرة	ألياف عالية الحجم ومنخفضة التكلفة	إنتاج فعال على نطاق واسع	يتطلب معدات متقدمة

بهذه الخطوات، يُحَمَّد القالب الأولي عند درجة حرارة تتراوح بين ١٦٠٠ و١٨٠٠ درجة مئوية للتخلص من فقاعات الهواء وتحقيق وضوح بصري فائق. بعد هذه العمليات، يُنتَج قضيب شفاف متين، يُمكن نقله الآن إلى مرحلة سحب الألياف؛ وهي المرحلة التالية.

الخطوة 2: عملية سحب الألياف

بعد تجهيز القالب، تأتي الآن خطوة تحويله إلى ألياف بصرية فائقة الرقة. يتم ذلك في برج سحب الألياف، وهو نظام متطور للغاية يُعنى بكل التفاصيل لضمان الدقة.

• وصف عملية سحب الألياف  

• أولاً، يُسخّن الفرن طرف القالب إلى حوالي ٢٠٠٠-٢٢٠٠ درجة مئوية، حتى يلين.

• بعد ذلك، يتم سحب السيليكا المذابة بواسطة الجاذبية ويتم تشكيل خيط رفيع من الألياف. 

• الآن، يُراقَب قطر الألياف باستمرار بواسطة نظام مراقبة ليزري، ويضمن أن يكون قطر الألياف ١٢٥ ميكرونًا ± ١ ميكرون بالضبط.  

الشكل رقم 6 برج سحب الألياف

• تطبيق الطلاء الأساسي

قبل أن تبرد الألياف، تُطبّق طبقة بوليمرية مُعالجة بالأشعة فوق البنفسجية فورًا لحماية الألياف من التلف الخارجي. تتم عملية الطلاء هذه في أجزاء من الثانية لضمان عدم تكوّن أي شقوق مجهرية.  

• التبريد واللف

بعد وضع الطلاء الأساسي، تنتقل الألياف إلى حجرة التبريد لاكتساب قوة ميكانيكية. ثم تُلفّ هذه الألياف على بكرة.

الخطوة 3: اختبار الألياف ومراقبة الجودة 

قبل المضي قدمًا، يجب أن تخضع الألياف لاختبارات دقيقة. وذلك لأن فقدان الإشارة أو الأعطال الميكانيكية تُسبب أضرارًا بالغة، ولذلك يجب تطبيق إجراءات تقييم جودة متعددة المراحل. 

• اختبار الأداء البصري

	غاية	طريقة الاختبار	أنواع الكابلات المطبقة	القيم القياسية
اختبار التوهين	قياس فقدان الإشارة	يتم إرسال إشارة الضوء عبر الألياف، ويتم تسجيل الخسارة	الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع	≤ 0.35 ديسيبل/كم عند 1310 نانومتر (SMF)، ≤ 3.0 ديسيبل/كم عند 850 نانومتر (MMF)
اختبار التشتت	تقييم توسيع الإشارة	تحليل OTDR	كابلات DWDM طويلة المدى والبحرية	اللوني: ≤ 18 بيكو ثانية/نانومتر·كم، وضع الاستقطاب: ≤ 0.2 بيكو ثانية/√كم
اختبار خسارة العودة	التحقق من قوة الإشارة المنعكسة	OTDR أو مقياس الطاقة	جميع كابلات الألياف الضوئية	≥ 55 ديسيبل للوضع الأحادي، ≥ 30 ديسيبل للوضع المتعدد
اختبار فقدان الإدراج	قياس فقدان الاتصال	قياس الطاقة قبل وبعد	أسلاك التوصيل، والموصلات، والكابلات الموصولة	≤ 0.3 ديسيبل لكل موصل
اختبار تشتت وضع الاستقطاب (PMD)	تقييم تشوه الإشارة	تحليل الاستقطاب	ألياف عالية السرعة وطويلة المدى	≤ 0.2 بيكو ثانية/√كم

• اختبار القوة الميكانيكية

	غاية	طريقة الاختبار	أنواع الكابلات المطبقة	القيم القياسية
اختبار قوة الشد	يتحمل قوى السحب	ممتدة حتى الفشل	الكابلات الجوية، والكابلات تحت الأرض، والكابلات البحرية	600–2700 شمالًا
اختبار مقاومة السحق	يقاوم الضغط	القوة المطبقة على الكابل	كابلات مدرعة للدفن المباشر	1000–3000 نيوتن/10 سم
اختبار التأثير	يتحمل الصدمات المفاجئة	اختبار الوزن المفقود	الكابلات الداخلية والخارجية والصناعية	1-10 تأثيرات، 1-2 نيوتن متر
اختبار الانحناء	تقييم المرونة	منحني بزوايا مختلفة	كابلات التوصيل ذات التخزين المؤقت الضيق وكابلات الرفع	20-50 دورة عند قطر 20×
اختبار اختراق المياه	يمنع دخول الرطوبة	اختبار التعرض للماء	كابلات بحرية خارجية مملوءة بالهلام	لا يوجد تسرب للمياه (24 ساعة)

• التفتيش النهائي للعيوب: 

يسمح التصوير المجهري باكتشاف الشقوق الدقيقة أو الفقاعات أو طلاءات السيدو غير المنتظمة ويجب القيام به فقط بعد قبول الألياف. يتم إزالة الألياف التي لا تلبي المعايير المقبولة لضمان استخدام الألياف عالية الجودة فقط.

الخطوة 4: الطلاء الثانوي والتخزين المؤقت 

هذه هي المرحلة التي يمكن فيها حماية الألياف لتحقيق مزيد من المتانة في الظروف القاسية.

• تطبيق طبقة الحماية الثانوية  

يتم وضع طبقة ثانية من الأكريلات أو البلاستيك الحراري على الطلاء الأساسي لتغطية الألياف بشكل أكبر من الرطوبة والتعرض للمواد الكيميائية والإجهاد الميكانيكي.

• اختيار تقنية التخزين المؤقت المناسبة  

? تخزين الأنبوب الفضفاض: يتم وضع الألياف بشكل فضفاض في أنبوب بلاستيكي يحتوي على هلام أو مساحة هوائية، مما يوفر المرونة والمقاومة لدرجات الحرارة القصوى.

? التخزين المؤقت الضيق: يتضمن ذلك وضع طبقة واقية مثبتة بإحكام على الألياف، مما يزيد من متانة الألياف عند التركيب المباشر.  

يسمح التخزين المؤقت المناسب للألياف بتحمل التركيبات تحت الأرض والجوية بالإضافة إلى الظروف البحرية القاسية.  

الخطوة 5: تجميع الكابلات وتغليفها 

تم الآن الانتهاء من العمل التحضيري، والألياف جاهزة لتحويلها إلى كابل ألياف بصرية كامل.  

• جديلة ألياف متعددة معًا  

مع كابلات متعددة الأليافيتم وضع الألياف بترتيب محدد داخل أنبوب مركزي. كإجراء وقائي ضد التلف، يُضيف المصنعون كيفلر، أسلاك فولاذية، أو قضبان من الألياف الزجاجية لتقوية الأنبوب.

• إضافة الغلاف الواقي الخارجي  

تمت إضافة غلاف خارجي لحماية الكابل من المخاطر البيئية. يعتمد اختيار نوع المادة على الاستخدام المقصود:  

مادة السترة	الأفضل لـ
بولي فينيل كلوريد (PVC)	الاستخدام الداخلي، فعال من حيث التكلفة
LSZH (منخفض الدخان وخالي من الهالوجين)	مقاوم للحريق، مثالي للمساحات المغلقة
البولي إيثيلين (PE)	التطبيقات الخارجية وتحت الأرض
كابل مدرع (فولاذ/شريط)	مناطق ذات حماية عالية ومنشآت دفن مباشرة

• الحماية النهائية من الرطوبة والحرائق

مصنعي كابلات الألياف الضوئية ضع مواد هلامية أو أشرطة عازلة للماء داخل الكابل لضمان بقائه بعيدًا عن الماء. عند إغلاق الكابل، تُستخدم مواد مقاومة للحرارة في حال وجود مخاوف من تعرضه للحريق.  

وبالإضافة إلى هذه العمليات، يظل الاختبار النهائي هو الخطوة الأخيرة لإكمال كابل الألياف الضوئية.  

الخطوة 6: الاختبار النهائي وضمان الجودة  

يخضع كابلكم لسلسلة من الاختبارات القياسية في مجالات الاتصالات والإنترنت والصناعة لتقييم مدى ملاءمته للاستخدام في هذه المجالات. كما يخضع الكابل للفحص النهائي الذي يشمل فحص المظهر، وقياس القطر، ووضع علامات على الكبسولة. بعد اجتياز جميع الاختبارات، يُجهّز الكابل للشحن والتركيب لتوفير اتصال عالي السرعة لمسافات طويلة مع أقل قدر من فقدان الإشارة.

3) الحكم النهائي

باختصار، يُعدّ تصنيع كابلات الألياف الضوئية عمليةً عالية التخصص ومتطورة. يجب إتمام كل خطوة، بدءًا من تصنيع القالب الأولي وحتى اختبارات ضمان الجودة النهائية، بأقصى درجات العناية لضمان أدنى حد من فقدان الإشارة وأقصى قدر من المتانة. ومع تزايد توقعات العالم لنقل البيانات بسرعة عالية، يتزايد الابتكار في مجال الألياف الضوئية باستمرار لتحسين الأداء. وبفضل شهادات الجودة الفريدة ووحدات التصنيع المتطورة، ديكام هو موفر كابلات الألياف الضوئية المتميزة. تواصل معنا اليوم!