WCA March 2018

测量设备对拉丝塔中的光纤进行 质量控制，以便完美适用于海底 电缆

作者 Katja Giersch ， Sikora 股份公司，德国不来梅市

概述

最近的研究显示，海底光纤连接在未来将呈现增长趋势。 “光纤被认为是一种很好的选择，与铜线电缆相比，它的 传输速度更快，而且传输距离更远。到 2020 年，随着海底 处理的增加，将产生更多的数据，这将使光纤的高带宽性和 远距离传输性更具吸引力,” ResearchandMarkets 在其关 于“ Global Fibre Optic Connectors Market 2016-2020 ”的 报告中称。 [1] 目前，我们在光纤制造方面发现了两种发展趋势。一方面， 随着使用光纤替代铜线来满足日益增长的每秒1兆兆位以上 的数据传输需求，中国和美国等国家正在进一步进军光纤市 场。 这些国家有大量的拉丝塔，并且正在投资于新的生产线。另 一方面，一些制造商多年来一直在生产高质量的光纤，但他 们跟不上现代化生产线的速度。他们的光纤生产速度为 1,200 米/分钟，而目前最先进的拉丝塔的生产速度达 3,000 米/分 钟。

对拉丝塔中的光纤进行质量控制的测量设备

对于这两种应用，可使用相关技术在线测量和控制拉丝塔中 的光纤参数，而无需考虑拉丝速度。为了保证高质量的光纤 以实现无损耗的远距离数据传输，在拉丝塔中进行持续的质 量控制是必不可少的。此外，质量还起到非常重要的作用， 因为拉丝光纤在安装前会被进一步加工成光纤电缆，例如用 于海底电缆中。这就要求符合光纤规范，以完美适用于最终 应用（海底电缆）和确保耐用性。

❍ ❍ 在拉丝塔的各个不同位置，使用 Sikora 在线测量设备进行质量控 制和工艺优化

采用散点图形式图形化显示，并由以太网提供。散点图显示 光纤位置的短期分布差异。此测量过程确保测量精度为 0.05 微米，可重复性为 0.02 微米。每秒测量 2,500 次，单一值精确 度高，曝光时间短达 1.2 微秒，确保永久性的准确性。在拉制 工艺的热端(测量范围 500°C–1,500°C )，通常还安装了一个 测头，用于测量光纤的温度。这为控制炉提供了一个重要的 工艺参数。 第二个基于激光技术的测头测量光纤的冷直径以及冷却后和 涂层前的旋转。控制由热测头或冷测头完成。其他设备还能 检测光纤中的气管线，并提供光纤在冷端的温度。 在生产过程中，存在空气被困的可能性，当空气被抽走后， 会变成拉长的气袋，被称为“气管线”。这些气管线会损害 光纤的质量，因此必须进行检测。传统的直径测量设备只能 检测到光纤的外部轮廓，而检测不到内部的气管线。这就是 Sikora 发明测头的原因，此测头能够检测气管线，每秒测量次 数为 700 次。 在涂层工艺中，在将丙烯酸酯层涂到光纤之前，对光纤温度 进行精确的测量很重要。为了使涂层和光纤达到最佳粘附效 果，光纤的温度应保持稳定并介于 40°C 到 75°C 之间。制造商

目前，在拉丝塔中，在各个不同的生产阶段采用了创新性的 测量和控制技术，对光纤进行质量控制。

光纤生产的初期是预制件。预制件是通过化学气相沉积法制 造的，可以作为一个直径为 30–200 毫米的玻璃棒。 在光纤生产的第一步，预制件在感应炉中被加热至 2,100°C 。 由 Sikora 开发的一种基于毫米波的新技术不仅能帮助测量炉上 的残余预制件的直径和位置，还能区分不同掺杂的玻璃。 从熔融玻璃拉制光纤。此时，光纤的直径通常为 125 微米。 冷却后，光纤涂上一层丙烯酸酯层，在紫外线下进行硬化处 理。此涂层保护光纤免受机械损伤，并使光纤能够弯曲。为 了便于进一步加工，光纤将缠绕在卷轴上。 通常，第一个基于激光技术的测头安装在拉丝炉下方，测量 无涂层的光纤的直径和位置。此测头使用快速傅里叶变换 ( FFT )计算光纤振动的张力。光纤位置的单一值由处理器系统

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Wire & Cable ASIA – March/April 2018