经过优化的光纤解决方案 – 每个阶段的产品设计

原材料生产技术,如以超纯石英玻璃制成的玻璃管、玻璃棒和预制棒

熔融玻璃

合成石英玻璃是气相阶段化学反应所产生的超纯硅化合物。这一制造技术可保证最高的纯度和最低的光学吸收。

生产石英玻璃的工艺由 Jena Glaswerk 开发,以合成四氯化硅的火焰水解反应为特征,即一种超纯、无色、侵蚀性和高湿敏性液体。氢氧焰水解反应生成二氧化硅微粒 (50 nm),随后又在极端温度 (> 2700 K) 的作用下融入超纯石英玻璃汽缸。

SiCl4 + 2 H2 + O2 -> SiO2 + 4 HCl

由于石英玻璃在高温条件下表现出高黏度,因此为了避免防火材料引起的污染,需使用一种不采用熔炉的方法,使 SiO2 微粒沉积至缓慢旋转的附件前表面。此附件采用天然石英制成,需在滑动托架中夹紧,并以与熔断速度相匹配的速度脱离燃烧炉。这种熔化设施还包括针对炉内气体的气体体积控制器、原材料进给装置(液态 SiCl4 以谨慎控制的数量发生汽化)、PLC 驱动装置控制系统以及废气抽取器。此过程中产生的废气将被抽取出来,再进入废气洗涤装置进行分离与中和。

从点燃内部研发的多喷嘴石英玻璃燃烧炉,到获得最大块锭质量,这一生产过程需耗费数天时间。熔窑中的生产过程并行启动,而且操作人员会持续监控这一过程及其参数。

POVD 预制棒生产过程

掺氟阶跃型 (FSI) 预制棒的生产使用了基于等离子体的涂层工艺。生产预制棒涉及多个阶段,其中石英玻璃的质量和生产技术本身的性能都具有决定性。我们生产各种预制棒是为了进一步的内部加工或 OEM 客户。

超纯石英玻璃棒外部被覆以掺氟硅层,旨在赋予预制件本身所需的阶跃型分布。为此,我们使用高频等离子体热源来触发 SiCl4、氧气和富氟气体之间的化学反应。等离子体的高温状态提供了涂层条件,可确保包层材料富含极高浓度的氟。

MCVD 预制件生产过程

该过程包括生产含有气体成分的石英玻璃。由此形成的石英结构具备数据传输所需的纯度,这是任何其他玻璃或生产过程无法匹敌的。首先要制造原始的预制棒。旋转的石英玻璃管在火焰中加热,随后又为生产过程注入 SiCl4 和 GeCl4 气体混合物。这些成分经过化学反应,形成了玻璃微粒。这些玻璃微粒逐层沉积,并融合到管中内壁。

光纤拉制技术,可用于生产标准光纤和特种光纤、采用石英玻璃生产的毛细管和光锥,或者光学玻璃(特殊应用)

预制棒成品可用于内部拉丝塔中的拉制过程。其中涉及将预制件固定在拉丝塔顶部,随后在窑内超过 2,000 °C 的环境下加热。拉制过程从硅微滴开始。随后便会产生数微米厚的连续超纯光纤,并在预制棒下降后得以冷却。为保护硅光纤,拉制过程将会为其增加双层丙烯酸酯涂层。这可确保光纤不受环境因素影响,而且现在还可将其加工成任何类型的光缆。光纤现已具备 0.25 mm(或者 0.5 mm)的特征直径。绕至卷盘后,光纤便会送去接受质量控制检查。

光纤涂层技术,可采用丙烯酸酯、硅树脂、聚酰亚胺和低折射率涂层材料

为了免受环境因素的影响,光纤在拉制过程中会在外部包覆适当的材料。根据应用场景,丙烯酸脂、硅树脂或聚酰亚胺等涂层材料所具备的各种优势会得到合理利用。低折射率涂层材料可用于提高光纤的弯曲性能。

使用尼龙或 ETFE 的光纤挤塑技术

在完成首层涂层之后,根据应用可能需要添加额外的保护层。这可通过独立的挤塑过程来实现。尽管也可使用其他材料,但在此情况下通常使用尼龙或 ETFE。

用于分光器的平面波导技术

 我们的分光器制造基于平面波导技术。平面光波导 (PLC) 的开发和生产使用了平板印刷术。我们平面集成多模分光器的制造还使用了玻璃离子交换。这可使其结构高度紧凑、结实且耐用。

用于光纤开关的微光学/微机械技术

莱尼的光纤开关基于采用高精度光学器件的微机械设计。其运作原理遵守针对单模和多模光纤的多种切换原则。

针对石英光纤、玻璃光纤、聚合物光纤、塑料涂覆光纤和光纤束的装配技术

  • 在各种连接器和连接器系统(标准、特殊、针对客户的连接器系统,如大功率激光束引导系统)中定心和连接(压焊、压接)各种光纤类型
  • 对端面进行表面处理,并采用超细晶粒抛光
  • 最终检查
  • 针对客户混合或映射光纤束中的不同光纤

光学激光探针的装配技术,用于以病人为中心的医疗领域(符合《德国医疗设备法案》、MPG)

  • 装配技术类似于光纤,但是生物相容性光纤的使用在洁净室生产过程、安全和记录方面符合《德国医疗设备法案》(German Medical Devices Act)/FDA 的要求
  • 在洁净室,光纤终端的远端需经过处理以符合具体医学应用的要求 -> 远端设计
  • 标准和针对客户的连接器系统需固定至近端(使用压焊、压接工艺)

光谱探头和光纤阵列的生产技术

  • 处理多条光纤线,在相反一侧实现光纤连接(从圆形到方形的横截面转换)
  • 合并器(光纤分光器、非平面;许多光纤汇聚至一个连接器)
  • 阵列:线性光纤结构、一维或二维、针对客户、可能不对称
  • 针对专用光纤的协调探头设计,可抵御您的特定应用所面临的环境条件的影响:
    • 针对您的测量场景(如窗户、一体化空气净化、高温),将探头用于特定设备进行光学测量
    • 包括符合客户要求的电子器件

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