Предприятие ИООО "СОЮЗ-КАБЕЛЬ" специализировано на производстве оптических кабелей для взаимосвязанной сети связи России, стран СНГ и дальнего зарубежья. В 2015 году проведена модернизация завода, направленная на увеличение объемов и ассортимента выпускаемой продукции. Производственная база этого завода оптического кабеля построена на основе современного высокопроизводительного комплекса технологического оборудования фирмы "Nextrom OY" (Финляндия) для выпуска оптических кабелей. Завод СОЮЗ-КАБЕЛЬ обладает единственной в Республике Беларусь аккредитованной лабораторией, которая позволяет испытывать волоконно-оптический кабель на стойкость к циклической смене температур и механическим нагрузкам, а также измерять электрические параметры кабеля.

Иностранное общество с ограниченной ответственностью "СОЮЗ-КАБЕЛЬ" было создано 9 июня 2003 года в г. Витебске на территории свободной экономической зоны. Это первое предприятие по выпуску волоконно-оптического кабеля на территории Республики Беларусь.

При производстве волоконно-оптического кабеля используется современная технология, новейшее измерительное и испытательное оборудование.

Конструктивные параметры и оптические характеристики используемые в кабелях оптических волокон соответствуют требованиям IEC 60793. Поставщиками оптического волокна являются ведущие мировые производители, продукцию которых используют производители оптического кабеля. По требованию потребителя возможно применение волокон других изготовителей. В настоящее время широкое распространение получили волокна с низким водяным пиком (рекомендация МСЭ-Т G.652 C,D), а также волокно с ненулевой смещенной дисперсией (рекомендация МСЭ-Т G.655). Учитывая возможности технологического оборудования ИООО "СОЮЗ-КАБЕЛЬ" может изготавливать кабели модульной конструкции с количеством волокон до 576. Производятся оптические кабели для различных областей применения с необходимыми техническими характеристиками.

Перевод Игоря Котлярова

Существует широкий диапазон методов изготовления оптического волокна. Начальный этап изготовления состоит из методов с применением так называемой преформы и методов непосредственного изготовления волокна.

Наиболее распространенными и дающими волокно высокого качества, являются методы, основанные на использовании преформ, в то время как прямые методы основанные на экструзии, используются в основном для изготовления пластикового оптоволокна. Поэтому эта статья об обсуждении того, как волокно может быть сделано из заготовок, как заготовки создаются и как обойтись без создания заготовок.

Изготовление волокна с использованием преформ (заготовок)

В основном оптоволокно изготавливается из так называемых преформ (заготовок) в башне для вытяжки волокна, достигающих высоты в несколько метров и даже десятков метров. Преформа - это стеклянный стержень диаметром от 1 до 10 сантиметров и длиной примерно 1 метр. Вдоль оси преформы (заготовки) расположена область с увеличенным показателем преломления. Из нее и будет формироваться сердцевина волокна. Когда заготовка нагреется до температур близких к температурам плавления в печи башни волокнообразования, тонкое волокно будет выведено из нижней части заготовки. Волокно, созданное в ней, может достигать длины несколько километров. В в процессе вытягивания, диаметр волокна остается неизменным при помощи автоматического регулирования скорости вытягивания (и, также температуры в печи) с автоматической системой обратной связи, контролирующей толщину волокна.

Перед тем как волокна выходят из башни, их, как правило, покрывают полимерным покрытием для механической и химической защиты. Такие покрытия могут состоять из двух или более различных слоев для оптимального уменьшения микро-изгибов. Типичные материалы, используемые для покрытия - это акрилат, силикон и полиимид. Дополнительные PVC или аналогичные защитные покрытия могут быть сделаны путем экструзии после окончания процесса.

Кроме того, в процессе создания волокна в них можно сформировать брэгговские решетки. Для этого используется импульсный ультрафиолетовый наносекундный лазер, освещающий волокно через некоторую фазовую маску перед тем, как волокна будут покрыты защитной оболочкой.

Изготовление преформ для волокна методом химического осаждения из газовой фазы

Многие преформы для вытягивания волокна изготавливаются методом, называемым методом химического осаждения из газовой фазы. Этот метод был разработан для кварцевых телекоммуникационных волокон в 1970-х годах, новаторский вклад в который был внесен в университетах Southampton (UK), Bell Telephone Laboratories (Bell Labs), and Corning. Здесь смесь кислорода, тетрахлорида кремния (SiCl 4) и, возможно, другие вещества (например, тетрахлорида германия (GeCl 4) и редкоземельные элементы проходят через вращающиеся трубки кварцевого стекла, которое нагревается до ~ 1600 ° C в пламени. Химические реакции в газе формируют слой кварца (и, возможно, других веществ), который покрывает внутреннюю поверхность стеклянной трубки вблизи горелки и спекает в прозрачный слой стекла. Горелка непрерывно перемещается вперед и назад вдоль трубы. К концу процесса, газовая смесь улучшает слой, сделав его с более высоким показателем преломления, чем у предшествующей сердцевины волокна. Наконец, трубка сжимается при нагревании ее до ~ 2000 ° C.

Различные альтернативные методы осаждения из газовой фазы

1) Метод химического осаждения из газовой фазы (OVD)- это процесс, в котором кварц осаждается на поверхности стержня (например, стекло оправки), а не внутри трубки, как с MCVD. Вместе с исходными материалом, например SiCl 4 , в горелку подается топливный газ (водород или метан). Горелка движется параллельно вращающемуся стержню. После осаждения, готовый стержень удаляется, и заготовки выводятся в печь, где его продувают газом для снижения содержания гидроксила.

2) Метод осаждения из газовой фазы вдоль оси (VAD) аналогичен OVD, но с использованием измененной геометрии, в которой осаждение происходит в конце процесса изготовления стержня. Стержень непрерывно протягивается мимо горелки, и тем самым можно создавать длинные заготовки. Укрепление материала можно сделать в рамках отдельного процесса зонной плавки. Важное различие между OVD и MCVD в том, что профиль легирования определяется только геометрией горелки, а не изменением газовой смеси с течением времени.

3) Плазменное химическое осаждение из газовой фазы (PCVD) использует осаждение внутри трубки, так же, как и при MCVD. Однако вместо горелки для подогрева осаждаемой области используются микроволновые печи. Напыление идет медленно, но очень тщательно. Модифицированным методом с особо высокой точностью является метод импульсного химического осаждения из газовой фазы (PICVD), в котором используются короткие микроволновые импульсы. Существует также улучшенный метод плазменного химического осаждения из газовой фазы (PECVD), работающий при атмосферном давлении с достаточно высокой скоростью напыления.

4) Заготовки для многомодовых волокон, особенно для волокон с большой сердцевиной, часто изготавливаются с использованием внешнего плазменного осаждения (POD), где внешний легированный фтором слой с уменьшенным преломлением формирует оболочку волокна, сделанную плазменной горелкой. Сердцевина может быть сделана из кварца, без каких-либо примесей.

Общее преимущество методов химического осаждения из газовой фазы в том, что можно достичь чрезвычайно низких потерь распространения: менее 0,2 дБ / км, так как используются высококачественные материалы с отсутствием загрязнения. В частности, SiCl 4 и GeCl 4 легко очищают путем дистилляции, так как они являются жидкими при комнатной температуре. Особенно, когда отсутствует водород (например, в качестве топливного газа), содержание воды в таких заготовках является очень низким, что помогает избежать сильных потерь на уровне 1,4 мкм, влияя на качество телекоммуникационных связей.

Методы изготовления преформ без осаждения из газовой фазы

Для тех материалов, для которых метод осаждения из газовой фазы не может быть применен, используется метод составления преформы из заготовок из различных материалов (rod-in-tube technique). Стержень из стекла с большим коэффициентом преломления вставляется внутрь трубки с меньшим коэффициентом преломлеия. При нагреве и вытягивании волокна происходит спекание обоих частей.

Также используется метод наполнения трубки, являющейся заготовкой для оболочки волокна, расплавом стекла с меньшим коэффициентом преломления.

Заготовки для фотоннокристаллических волокон, содержащих малые отверстия по всей длине, как правило, изготавливаются путем укладки капиллярных трубок и / или стержней, в большинстве случаев из чистого кварцевого стекла. Можно также ввести редкоземельные легированные стержни для устройств из активного волокна.

Адаптированные методы для устройств на основе активных волокон

Для устройств из активного волокна, таких как волоконные лазеров и волоконные усилителей, требуются редкоземельные легированные волокна. Здесь, волокна сердцевины легированы редкоземельными ионами эрбия, неодима, иттербия, или туллия. Дополнительные примеси могут изменять показатель преломления, улучшать растворимость для редкоземельных ионов, или изменять светочувствительность.

Не все примеси могут быть легко использованы для метода химического осаждения из газовой фазы, где требуется конвективный перенос материала. В частности, прекурсоры для редкоземельных примесей, как правило, имеют слишком низкое давление паров. Одной из возможностей преодоления этой проблемы является подведение более высокой температуры к источнику редкоземельных ионов. Например, стеклянная трубка, используемая для MCVD, может содержать дополнительные участки с примесями или кварцем, пропитанным редкоземельной солью, которая нагревается с дополнительной горелки.

Другим распространенным методом является легирование с использованием пористого кремниевого фритта, не содержащего редкоземельные ионы, который наносится на внутреннюю сторону полой трубки кварца. Затем этот фритт пропитывается раствором, содержащим редкоземельную соль (например, хлорид). Позже заготовки должны быть дополнительно обработаны для создания сухого и тонкого редкоземельного оксидного слоя.

Альтернативой является технология напыления наночастиц некоторых аэрозолей. Этот метод позволяет достичь высококонцентрированного легирования с хорошей однородностью и точным созданием допированного профиля.

Методы изготовления без применения заготовок

Мягкие стеклянные волокна часто изготавливаются с использованием метода двойного тигля, где сердцевина и оболочка одновременно создаются из тигля. Тигель имеет резервуар для плавления сердцевины из стекла, оставляя небольшое отверстие в центре, и один (или несколько), резервуары для остекления. Метод двойного тигля старше метода осаждения из газовой фазы и используется до сих пор, например, для мягкого стекла. По сравнению с созданием заготовок, он может быть легче приспособлен для различных материалов из стекла. Однако, этот метод менее пригоден для получения сверхчистых волокон с очень низкими потерями, так как трудно избежать загрязнения материала из тигля.

Некоторые волокна, например, пластиковые оптические волокна, производятся методом простой экструзии, который похож на метод двойного тигля. Такие волокна применяются на массовом производстве волокна, но при этом они не достигают высокого уровня качества..

Материал, изложенный далее это своеобразная смесь материалов уже размещённых в сети Интернет и небольшого видеоролика с канала Discoveri Sciense. Очень сомнительно, что видео отображало реальную технологическую линию по производству оптоволокна, скорее всё это для общего развития среднеамериканского обывателя.

На момент создания страницы (16.12.2011г) Оптоволокно в России и в СНГ ни кто не производит. Почти во все оптоволоконные кабеля закладывается оптическое волокно либо японского (Fujikura) либо американского (Corning) происхождения. Хотя к чести науки бывшего СССР стоит заметить, что и само оптоволокно и оптоволоконные кабеля в Советском Союзе производились и даже некоторое время работали в качестве соединительных линий АТС в некоторых крупных городах.

Увы, с перестройкой всё это было похоронено, а на настоящее время организация такого производства нерентабельна. Выгоднее покупать оптоволокно за границей, а на своих заводах только закладывать его в производимый кабель.

Технология производства оптоволокна

Изготовление преформ для оптоволокна

Наиболее распространен метод создания оптоволокна с малыми потерями путем химического осаждения из газовой фазы. При этом методе осаждение стекла может происходить на внешней поверхности вращающегося затравочного стержня, на торцевой поверхности стержня из кварцевого стекла или на внутренней поверхности вращающейся опорной трубки из кварцевого стекла. Далее описан метод осаждения на внутренней поверхности трубки (IVD method, Inside Vapor Deposition)

Процесс производства начинается с изображённой на рисунке полой кварцевой трубки с показателем преломления внешнего слоя оптоволокна, длиной 0,5...2 м и диаметром 16...18 мм.

Заготовка для производства оптоволокна (ещё не преформа)

Трубку очищают от всевозможных загрязнений путём погружения в раствор фтористо-водородной кислоты. Так как из одной такой трубки можно изготовить преформу для небольшую длинны оптоволокна то трубки-заготовки свариваются посредством специальной газовой горелки с водородно-кислородным пламенем.

Сварной шов заготовки преформы

В результате химической реакции при высокой температуре (1500...1700°С) на внутренней поверхности трубки слоями осаждается чистый кварц SiO 2 .Схематически эту операцию изображают так:

Сама же разогретая и наполненная смесью газов трубка выглядит подобным образом:

Осаждением заполняется внутренняя полость трубки, кроме самого центра. Чтобы ликвидировать этот оставшийся воздушный канал, подается еще более высокая температура: 1900° С, за счет которой происходит схлопывание и трубчатая заготовка превращается в сплошную цилиндрическую.

Последствия процесса схлопывания трубки под действием температуры 1900°С

Чистый осажденный кварц при этом становится сердечником оптоволокна с необходимым показателем преломления, а сама трубка выполняет роль оболочки с другим показателем преломления.

Получившийся стеклянный прут называют преформой .

Тема производства оптоволокна затронута так же на страницах книги
"Волоконная оптика. Теория и практика ":
Производство волокон . Внутреннее осаждение в химических парах.
Внешнее осаждение в химических парах .
Осевое осаждение паров. Протягивание с двойным тиглем

Производство оптического волокна начинается со стеклянной трубки. Ее примерные габариты можно оценить по рис. 1. Эта трубка промывается в кислоте и дистиллированной воде, для устранения различных загрязнителей и жиров с ее поверхности. Далее она устанавливается в зажимы тепло-механического станка.

Рисунок 1 - Стеклянная трубка и ее установка в тепло-механический станок

Трубка вращается со скоростью 60 оборотов/мин. Под ней плавно, со скоростью 20 см/мин двигается горелка, которая равномерно разогревает трубку до температуры 1600 0 С. Одновременно с этим, в трубку подается смесь газов: SiCl4, GeCl4, BCl3 и кислород О2, которые при температуре 16000С вступают в химическую реакцию. В результате реакции на внутреннюю стенку трубки выпадает осадок в виде белого порошка, который в последствии плавится и кристаллизируется. Таким образом постепенно заполняется внутренняя часть трубки и формируется сердцевина оптического волокна.

Рисунок 2 - Процесс формирования сердцевины оптического волокна

Предформа извлекается из тепло-механического станка и устанавливается в зажимы установки вытягивания волокна (вытяжной башни). Процесс вытягивания волокна включает несколько этапов, каждый из которых рассмотрим отдельно.

Рисунок 3 - Установка вытягивания волокна

Торец предформы нагревается до температуры 20000С, вследствие чего предформа начинает растягиваться и уменьшаться в диаметре.

Лазерный детектор работает в паре с детектором натяжения, тем самым поддерживая диаметр оптического волокна равный 125 мкм. При увеличении диаметра волокна, лазерный детектор подает сигнал на детектор натяжения. Последний увеличивает усилие натяжения, что приводит к уменьшению диаметра волокна. И наоборот: в случае, если зафиксировано уменьшение диаметра волокна, уменьшается усилие натяжения и диаметр увеличивается. Таким образом, диаметр волокна не одинаковый по всей его длине, а постоянно колеблется около 125 мкм. В результате, при выполнении сварных соединений, встречаются ситуации, когда одно из сращиваемых волокон имеет диаметр больше (к примеру 127 мкм), другое - меньше (к примеру 123 мкм).

Это приводит к различным значениям потерь на соединении при измерении со стороны А в сторону В, и наоборот.

Следствием описанного выше, является требование выполнения двустороннего измерения интегральных вносимых потерь (при помощи или ) с последующим определением среднего значения по формуле:

Рисунок 4 - Несоответствие диаметров волокна

Именно по этой причине при строительстве магистральных ВОЛС требуют использовать кабельные барабаны в порядке их заводской нумерации.

Оптическое волокно без повреждений имеет такое же усилие на разрыв как и стальная нить аналогичного диаметра. Это и не удивительно, ведь обычное оконное стекло тоже нелегко разорвать. Но стоит лишь нанести царапину стеклорезом (а в случае с оптическим волокном - просто прикоснуться к любой металлической поверхности) и задача существенно упрощается. Именно для защиты оптического волокна от механических повреждений а также для защиты от попадания воды и загрязнителей, на поверхность волокна наносится первичное буферное покрытие. Оно представляет собой акриловый лак, который мы снимаем стриппером в ходе подготовки волокна к сварке. Далее нанесенный лак сушится в сушильной печи при помощи ультрафиолетового излучения. Полученное оптическое волокно сматывается на катушки (примерно 20 км на каждую) и поставляется на заводы по производству кабеля или потребителю.

Рисунок 5 - Катушка оптического волокна

Видео 1 - вебинар “Монтаж и диагностика ВОЛС на сети доступа. Введение, особенности архитектуры PON”.

Чтобы задать вопрос докладчику вебинара отправьте письмо на адрес: info@сайт

Видео 2 - Опыт Джона Тиндаля

Историческая справка: В 1870 г английский физик Джон Тиндаль продемонстрировал возможность управления светом на основе внутренних отражений. Продемонстрированный опыт показал, что свет может распространяться не только по прямой линии, как учит нас школьная программа, но и по любой изогнутой траектории. Для этого необходимо соблюсти лишь одно условие: обеспечить чтобы свет распространялся в более плотной среде (в опыте - вода), которая окружена менее плотной средой (в опыте - воздух). По этому принципу и построено оптическое волокно: свет распространяется по более плотной сердцевине, которая в свою очередь окружена менее плотной - оболочкой.

Видео 3 - Производство оптического волокна

Производство оптоволоконного кабеля всегда востребовано. Технологии меняются одна за другой, но спрос на этот вид продукции остается. Трудно представить современную жизнь без проводов или силовых линий электропередач. Все основные соединения производятся при помощи кабеля.

Производство кабеля включает несколько отдельных этапов.

Первый этап получение медной катанки.

Суть и необходимость процесса очень проста. Кабеля имеют определенное сечение и поэтому используют машины грубой катки меди для получения нужного нам диаметра. Величина сечения различна, а допустимый придел на машинах грубой катки 0,8 мм. Естественно из толщины 5 мм сразу 0,8 получить невозможно. Поэтому процесс проводят в два этапа, чтобы уменьшить потери в случае обрывов. При этом медную жилу прокаливают. Таким образом, мы можем получать из большего сечения жилы меньшие, при этом удлиняя катанку. Экономичнее будет использовать в качестве сырья катанку для одного прохода при катке жилы.

Необходимость прокаливания объясняется следующим примером. В некоторых случаях после пожара причиной оказывается короткое замыкание проводки. Именно из-за некачественного прокаливания медной жилы и возникают столь ужасные последствия. Прокаливая жилу, снимается статическое напряжение, которое приводит к нагреву жилы и, в конце концов, возгоранию. Вот почему очень важно хорошо прокалить и дать остыть медной катанке в естественных условиях.

Во время прокаливания разогретой жиле можно придать различную форму. В основном используют цилиндрическую форму, но в последнее время используют и треугольную, и прямоугольную, и еще много других форм. Все обусловлено сферой использования и удобство подключения кабеля. Соответственно для этого разработаны специальные разъемы, где крепление кабеля разной формы наиболее удобно.

Получив готовую катанку, перематывают на бобины, пропуская через фильеры нанесения изоляционного покрытия. В современном производстве для удобства используют различные цвета изоляции. Основной причиной служит удобство при дальнейшем использовании кабеля в быту. Как правило, кабеля разных цветов используются в сложных структурных кабелях, где есть центральное волокно и обмоточные волокна. Такие кабеля скручивают на специальных скручивающих агрегатах, а потом наносится еще один слой изоляции, как правило, последний слой в оптоволоконном кабеле черного цвета.

Продукция получена. Нужен рынок сбыта продукции. Самый простой способ в специализированных магазинах. Специфика продукции такова, что конкуренция в этой сфере умеренная и дает развиваться на любых мощностях производства. Конечно же, чем больше ассортимент и объемы производства, тем больше прибыль.
К тому же не всякий кабель можно продать через магазинную сеть. Для специализированного кабеля лучше всего иметь заключенные контракты с предприятиями. Возможны даже индивидуальные заказы для того или иного производства. Поэтому чем больше заключенных контрактов с производствами на индивидуальные заказы, тем лучше для производства.
Процентные доли производства лучше распределить следующим образом. 75% продукции должна быть общедоступная для широкого пользования, как в быту, так и на производствах. А в остальные 25 % заложены специализированные кабеля и производство по индивидуальному заказу. При необходимости цифрами можно варьировать.

Расчет себестоимости довольно прост: аренда помещения (допустим 100000 рублей), закупка сырья, энергетические затраты, оплата труда и затраты на вспомогательные полимерные материалы. Оборудование достаточно энергоемкое, поэтому стоит сразу обговорить способы уменьшения затрат на электроэнергию используя ТПЧ (тиристорные преобразователи частоты). Экономия составит до 40 %, а соответственно снизится себестоимость. Затраты на сырье составят 18 тысяч рублей за тонну медной катанки сечением 5,5 мм. На вспомогательные затраты закладываем треть стоимости сырья, что будет соответствовать 6 тысячам рублей. На таком производстве задействовано до 20 человек рабочих и 10 человек инженерно-технических работников.
Оплата работников сдельно-премиальная, инженерно-технического персонала должностные оклады.
Вся сумма на оплату труда составит 1 миллион рублей. Общие затраты на тонну продукции составят 1152000 рублей или 1152 рубля за один килограмм.
Примерная себестоимость за метр продукции будет составлять от 115 до 300 рублей.
В современном мире принято работать при 5 % рентабельности.
Но для скорейшей окупаемости производства мы запланируем 50 % рентабельность.
При этом стоимость продукции соответственно достигнет от 175 до 400 рублей за метр. Необходимо сделать акцент на том, что 400 рублей за метр специализированного кабеля для предприятия, вполне приемлемая стоимость.

Можно подвести итог расчетов предприятия. Такое производство будет востребовано и сможет эффективно вести производственную деятельность. При этом нет необходимости применять теневую экономику, то есть работа предприятия прозрачна с выплатой необходимого процента налога. Продукция доступна широким массам потребителя.
Ценовая политика умеренная, позволяющая делать скидки для определенных видов продукции для оптовых покупателей. Для спецзаказов есть возможность устанавливать договорные цены, устраивающие обе стороны.