Khám phá quy trình sản xuất cáp quang

Mạng internet siêu nhanh mà bạn tin tưởng sử dụng hàng ngày được tạo ra thông qua cáp quang là những sợi thủy tinh hoặc nhựa mỏng. Tuy nhiên, bạn biết rằng chúng trải qua một quá trình sản xuất cực kỳ phức tạp liên quan đến công nghệ tiên tiến, nhiệt độ khắc nghiệt và thử nghiệm kỹ lưỡng. Hãy cùng chúng tôi khám phá thế giới hấp dẫn của sản xuất cáp quang!

Hình số 1 Hướng dẫn quy trình sản xuất sợi quang

1) Các yêu cầu chính cho sản xuất cáp quang 

Điều cần thiết là phải hiểu các thành phần và vật liệu chính liên quan đến cáp quang, cùng với các yêu cầu thiết lập, trước khi tìm hiểu về sản xuất cáp quang. 

i) Tìm hiểu về cấu trúc cáp quang: Trước hết, hãy nhớ rằng cáp quang được tạo thành từ bốn lớp chính: Một là lõi (phần trong suốt ở giữa truyền tín hiệu ánh sáng). Tương tự, lớp thứ hai là lớp vỏ bọc, là phần phản xạ ánh sáng bao quanh lõi để giữ lại ánh sáng bên trong, giảm thiểu mất tín hiệu). 

Tiếp theo là lớp phủ đệm, là lớp bảo vệ chống mài mòn, bảo vệ sợi khỏi trầy xước và hư hỏng bên ngoài. Lớp cuối cùng là lớp vỏ có tác dụng cách nhiệt với môi trường xung quanh.

Hình số 2 Điều kiện tiên quyết để sản xuất cáp quang

ii) Lựa chọn vật liệu: Bên cạnh đó, việc lựa chọn vật liệu phù hợp là điều bắt buộc để đạt được hiệu suất và độ bền tối ưu. Vì vậy, hãy xem bảng dưới đây để nhanh chóng quyết định loại vật liệu nào bạn phải lựa chọn! 

	Lõi	ốp tường	Lớp phủ đệm	Thành viên sức mạnh	Áo khoác ngoài
Nguyên vật liệu	Kính silic (99.999% tinh khiết)	Silica pha tạp flo	Acrylic được xử lý bằng tia UV	Kevlar, thép, sợi thủy tinh	PVC, LSZH, polyethylene

iii) Yêu cầu sản xuất: Hơn nữa, sản xuất cáp quang đòi hỏi máy móc chính xác, phòng sạch và kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt. Ví dụ, quy trình kéo sợi đòi hỏi phải nung silica ở nhiệt độ trên 2000 độ C với đường kính duy trì ở mức 125 micron với độ biến thiên chỉ ±1 micron.

iv) Biện pháp kiểm soát chất lượng: Tuy nhiên, Trước khi mở rộng quy mô sản xuất, cần đánh giá chất lượng cáp quang. Đối với sợi quang đơn mode, mất tín hiệu hoặc suy giảm phải dưới 0,2 dB/km trong khi cáp phải chịu được lực kéo không dưới 50 Newton để đảm bảo độ bền lâu dài. 

Vì vậy, bằng cách tuân thủ các điều kiện này, có thể sản xuất cáp quang có khả năng hoạt động đáng tin cậy liên tục trong hơn 25 năm.

2) Hướng dẫn từng bước về quy trình sản xuất cáp quang

Hình số 3 Sơ đồ quy trình sản xuất cáp quang

i) Bước 1: Sản xuất phôi 

Giai đoạn đầu tiên bắt đầu bằng một phôi mà từ đó có thể rút ra sợi quang có các thuộc tính vượt trội. Hãy tưởng tượng phôi như một “bản thiết kế” kiểm soát cấu trúc của cáp quang, và do đó tất cả các quy trình quyết định hiệu quả ánh sáng truyền qua nó.

Hình số 4 Sản xuất phôi cho cáp quang

• Phôi được tạo ra như thế nào?

Để đạt được hiệu suất cực cao, loại đa năng silic (độ tinh khiết 99,999%) được sử dụng và cả lõi và lớp phủ đều được lắng đọng thành từng lớp. Ở đây, hãy nhớ rằng mọi chút tạp chất, ngay cả khi ở giữa dòng, chỉ có thể dẫn đến mất tín hiệu và do đó tuân thủ một quy trình nhất định.

Hình số 5 Quy trình MCVD sản xuất cáp quang

• Ba phương pháp chế tạo phôi phổ biến 

	Quá trình	Tốt nhất cho	Ưu điểm	Nhược điểm
MCVD (Phép lắng đọng hơi hóa học cải tiến)	Khí được đun nóng bên trong ống silica quay để tạo thành các lớp	Sợi viễn thông có độ chính xác cao	Kiểm soát chiết suất chính xác	Năng suất sản xuất thấp, chi phí cao
OVD (Bốc hơi bên ngoài)	Các hạt silica được lắng đọng trên một thanh quay, sau đó được thiêu kết	Sản xuất hàng loạt sợi tiêu chuẩn	Kiểm soát tính chất sợi tốt	Thiết lập phức tạp
VAD (Lắng đọng trục hơi)	Sự lắng đọng theo chiều dọc tạo ra các phôi lớn	Sợi quang khối lượng lớn, chi phí thấp	Sản xuất hiệu quả quy mô lớn	Yêu cầu thiết bị tiên tiến

Với các bước này, phôi sau đó được thiêu kết ở nhiệt độ 1600-1800°C để loại bỏ bọt khí và đạt được độ trong suốt quang học vô song. Sau các quy trình này, một thanh rắn trong suốt được tạo ra, thanh này hiện có thể được chuyển sang kéo sợi; đây là giai đoạn tiếp theo.

Bước 2: Quy trình kéo sợi

Sau khi chuẩn bị phôi, giờ đến bước chuyển đổi thành sợi quang siêu mỏng. Quá trình này diễn ra trong tháp kéo sợi, đây là hệ thống cực kỳ tinh vi quản lý mọi chi tiết để duy trì độ chính xác.

• Mô tả công việc của quy trình kéo sợi  

• Trước hết, lò nung sẽ nung nóng đầu phôi của bạn đến nhiệt độ khoảng 2000-2200 °C. Cho đến khi đầu phôi mềm.

• Tiếp theo, silica nóng chảy được kéo bởi trọng lực và tạo thành sợi mỏng. 

• Hiện nay, đường kính của sợi được theo dõi liên tục bằng hệ thống giám sát laser. Nó đảm bảo sợi có kích thước chính xác là 125 micron ± 1 micron.  

Hình số 6 Tháp kéo sợi

• Áp dụng lớp phủ chính

Trước khi sợi nguội, một lớp phủ polymer được xử lý bằng tia UV được áp dụng ngay lập tức để sợi được bảo vệ khỏi hư hại bên ngoài. Quá trình phủ này được thực hiện trong mili giây để đảm bảo không hình thành các vết nứt nhỏ.  

• Làm mát và cuộn dây

Sau khi phủ lớp phủ chính, sợi sẽ di chuyển đến buồng làm mát để đạt được độ bền cơ học. Bây giờ, sợi này được quấn trên một cuộn.

Bước 3: Kiểm tra sợi và kiểm soát chất lượng 

Trước khi tiến hành, sợi quang phải trải qua quá trình kiểm tra kỹ lưỡng. Điều này là do mất tín hiệu hoặc trục trặc cơ học có hại nghiêm trọng và do đó, các biện pháp đánh giá chất lượng nhiều bước phải được đưa vào áp dụng. 

• Kiểm tra hiệu suất quang học

	Mục đích	Phương pháp thử nghiệm	Các loại cáp áp dụng	Giá trị chuẩn
Kiểm tra suy giảm	Đo mất tín hiệu	Tín hiệu ánh sáng được gửi qua sợi quang và ghi lại sự mất mát	Sợi đơn mode, đa mode	≤ 0,35 dB/km ở 1310 nm (SMF), ≤ 3,0 dB/km ở 850 nm (MMF)
Kiểm tra phân tán	Đánh giá sự mở rộng tín hiệu	Phân tích OTDR	Cáp ngầm, DWDM, đường dài	Sắc độ: ≤ 18 ps/nm·km, Chế độ phân cực: ≤ 0,2 ps/√km
Kiểm tra mất mát trả về	Kiểm tra công suất tín hiệu phản xạ	OTDR hoặc Máy đo công suất	Tất cả các loại cáp quang	≥ 55 dB cho chế độ đơn, ≥ 30 dB cho chế độ đa
Kiểm tra mất chèn	Đo lường mất kết nối	Đo công suất trước và sau	Dây vá, đầu nối, cáp nối	≤ 0,3 dB cho mỗi đầu nối
Kiểm tra độ phân tán chế độ phân cực (PMD)	Đánh giá độ méo tín hiệu	Phân tích phân cực	Sợi quang tốc độ cao, khoảng cách xa	≤ 0,2 ps/√km

• Kiểm tra độ bền cơ học

	Mục đích	Phương pháp thử nghiệm	Các loại cáp áp dụng	Giá trị chuẩn
Kiểm tra độ bền kéo	Chịu được lực kéo	Kéo dài cho đến khi kiệt sức	Cáp trên không, cáp ngầm, cáp ngầm dưới biển	600–2700 ĐB
Kiểm tra khả năng chịu lực nghiền	Chống nén	Lực tác dụng vào cáp	Cáp bọc thép chôn trực tiếp	1000–3000N/10cm
Kiểm tra va đập	Chịu được những tác động đột ngột	Kiểm tra trọng lượng giảm	Cáp trong nhà, ngoài trời, công nghiệp	1–10 lần va chạm, 1–2 Nm
Kiểm tra uốn cong	Đánh giá tính linh hoạt	Uốn cong ở nhiều góc độ khác nhau	Dây vá, cáp riser đệm chặt	20–50 chu kỳ ở đường kính 20×
Kiểm tra độ thấm nước	Ngăn chặn sự xâm nhập của độ ẩm	Kiểm tra tiếp xúc với nước	Cáp ngầm ngoài trời chứa đầy gel	Không thấm nước (24 giờ)

• Kiểm tra lỗi cuối cùng: 

Chụp ảnh bằng kính hiển vi cho phép phát hiện các vết nứt nhỏ, bong bóng hoặc lớp phủ sido không đều và chỉ nên thực hiện sau khi sợi được chấp nhận. Các sợi không đáp ứng các tiêu chuẩn được chấp nhận sẽ bị loại bỏ để đảm bảo chỉ sử dụng các sợi chất lượng.

Bước 4: Lớp phủ thứ cấp và đệm 

Đây là giai đoạn mà sợi có thể được bảo vệ để có độ bền cao hơn trong điều kiện khắc nghiệt hơn.

• Áp dụng lớp bảo vệ thứ cấp  

Một lớp acrylate hoặc nhựa nhiệt dẻo thứ hai được phủ lên lớp phủ chính để bảo vệ sợi khỏi độ ẩm, tác động của hóa chất và ứng suất cơ học.

• Chọn đúng kỹ thuật đệm  

? Đệm ống lỏng: Sợi được đặt lỏng lẻo trong ống nhựa chứa gel hoặc không khí, mang lại tính linh hoạt và khả năng chống chịu nhiệt độ khắc nghiệt.

? Đệm chặt chẽ: Điều này bao gồm việc áp dụng một lớp bảo vệ được gắn chặt vào sợi. Điều này làm cho sợi chắc chắn hơn khi lắp đặt trực tiếp.  

Lớp đệm thích hợp cho phép sợi quang chịu được các công trình lắp đặt dưới lòng đất và trên không cũng như các điều kiện khắc nghiệt của biển.  

Bước 5: Lắp ráp cáp và vỏ bọc 

Công tác chuẩn bị đã hoàn tất, sợi quang đã sẵn sàng để tạo thành cáp quang hoàn chỉnh.  

• Nối nhiều sợi lại với nhau  

Với cáp đa sợi, các sợi được đặt theo thứ tự cụ thể bên trong một ống trung tâm. Để chống hư hỏng, các nhà sản xuất bao gồm Kevlar, dây thép hoặc thanh sợi thủy tinh để gia cố ống.

• Thêm lớp áo bảo vệ bên ngoài  

Một lớp vỏ bọc bên ngoài được thêm vào để bảo vệ cáp của bạn khỏi các rủi ro về môi trường. Loại vật liệu được lựa chọn dựa trên mục đích sử dụng:  

Chất liệu áo khoác	Tốt nhất cho
PVC (Polyvinyl clorua)	Sử dụng trong nhà, tiết kiệm chi phí
LSZH (Ít khói, không halogen)	Chống cháy, lý tưởng cho không gian kín
Polyetylen (PE)	Ứng dụng ngoài trời và dưới lòng đất
Cáp bọc thép (Thép/Băng)	Khu vực bảo vệ cao, các cơ sở chôn cất trực tiếp

• Độ ẩm cuối cùng và bảo vệ chống cháy

Nhà sản xuất cáp quang đặt gel hoặc băng chặn nước bên trong cáp để đảm bảo cáp không bị nước tiếp xúc. Khi đóng cáp, vật liệu chịu nhiệt được sử dụng khi có lo ngại về việc cáp có thể tiếp xúc với lửa.  

Ngoài các quy trình này, thử nghiệm cuối cùng vẫn là bước cuối cùng để hoàn thiện cáp quang.  

Bước 6: Kiểm tra cuối cùng và đảm bảo chất lượng  

Cáp của bạn trải qua một loạt các thử nghiệm tiêu chuẩn viễn thông, internet và công nghiệp để đánh giá khả năng sử dụng của nó trong các lĩnh vực đó. Các loại cáp cũng trải qua quá trình kiểm tra cuối cùng bao gồm kiểm tra các khía cạnh trực quan, đo đường kính và đánh dấu viên nang. Sau khi trải qua tất cả các thử nghiệm, cáp được chuẩn bị để vận chuyển và lắp đặt để cung cấp khả năng truyền thông tốc độ cao, đường dài với ít mất tín hiệu.

3) Phán quyết cuối cùng

Tóm lại, việc xây dựng cáp quang là một quy trình chuyên môn hóa cao và tiên tiến. Mỗi bước, bắt đầu từ chế tạo phôi đến các thử nghiệm đảm bảo chất lượng cuối cùng, cần phải được hoàn thành với sự chú ý tối đa để giảm thiểu mất tín hiệu và đạt được độ bền tối đa. Với thế giới hiện đang mong đợi truyền dữ liệu tốc độ cao, sự đổi mới trong cáp quang liên tục tăng lên để tối ưu hóa hiệu suất. Với các chứng nhận chất lượng vô song và các đơn vị sản xuất tiên tiến, Dekam là nhà cung cấp cáp quang cao cấp của bạn. Vì vậy, hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay!