Come si produce la fibra ottica?

Le fibre ottiche costituiscono la trama del nostro mondo interconnesso, e il loro processo di creazione è affascinante. Dalla sabbia di silice alla preforma e infine alla fibra ottica finita, immergiamoci nella tecnologia che alimenta la nostra connettività con l'approfondimento di CERSA MCI sul processo di produzione delle fibre ottiche.

Cos'è la preforma di vetro per la produzione di fibra ottica

Tutto ha inizio con la sabbia di silice. Materiali altamente purificati vengono poi combinati per creare un cilindro di vetro, noto come preforma: un cilindro di vetro puro a strati multipli di circa 20 centimetri di circonferenza. Questo cilindro è composto da due tubi perfettamente concentrici, ognuno con un diverso indice di rifrazione della luce. Per produrre la preforma vengono impiegati vari processi orizzontali (IVD, OVD, VAD), con l'obiettivo ultimo di conferire alle future fibre ottiche le migliori proprietà possibili.

La preforma viene quindi posizionata sulla cima di una torre di filatura e la sua base viene riscaldata in un forno (raggiungendo temperature ben superiori ai 2.000°C) al fine di generare una minuscola goccia che scende per gravità e viene allungata verso il basso per ottenere un filamento dal diametro ridotto e uniforme di circa 100 micron. Per proteggere i componenti in grafite a queste elevate temperature, si fa circolare gas d'argon ad alta purezza e privo di ossigeno all'interno del forno. Il rapporto tra l’anima e la guaina della preforma viene mantenuto durante il processo di estrazione, garantendo che la fibra ottica risultante mantenga lo stesso rapporto dimensionale. La preforma rappresenta in principio una versione solida e di maggiori dimensioni di una fibra ottica.

Dalla preforma alla fibra ottica finita

Nel corso del processo, la fibra non rivestita viene innanzitutto raffreddata per l'applicazione di due strati di materiale di rivestimento come acrilato o poliammide, che conferiscono protezione e flessibilità. La temperatura della fibra deve essere abbassata per consentire una corretta applicazione di tale rivestimento. Alla base della torre di filatura è posizionato un cabestano che tira in modo continuo il filamento e avvolge la fibra di vetro. La velocità di estrazione della fibra dipende dalla preforma, dal tipo di fibra e dall'attrezzatura disponibile e può variare da pochi metri al minuto fino a 4.000 metri al minuto per la produzione delle fibre per le telecomunicazioni più avanzate.

La velocità di filatura è attentamente monitorata per controllare il diametro finale della fibra. È fondamentale che tutta l'attrezzatura coinvolta sia allineata in modo concentrico al fine di produrre un filamento di vetro dalla sezione perfettamente circolare; le dimensioni delle fibre ottiche dipendono direttamente da questo fattore. La forza di filatura applicata alla fibra durante il processo deve essere accuratamente controllata per ottimizzare la propagazione della luce all'interno della fibra. Lungo la torre di filatura sono posizionati diversi dispositivi di misurazione che forniscono molte informazioni per monitorare le dimensioni finali e la qualità complessiva.

Smistamento e test della fibra ottica finale

La fibra ottica finita viene avvolta su bobine con una capacità di diversi chilometri fino a esaurire la preforma. Vengono eseguiti numerosi test meccanici per prevenire futuri rischi di rottura. Successivamente, bobine più piccole sono impiegate per smistare e classificare le fibre ottiche in base alle loro future applicazioni. In generale, è possibile distinguere la fibra in due categorie: fibra monomodale (per utilizzi a lunga distanza) e fibra multimodale (per distanze più brevi). Tipicamente, il diametro finale di entrambe le fibre è di 250 µm. Dopo la filatura, le fibre ottiche vengono testate per verificare che soddisfino tutte le altre specifiche e i requisiti del cliente.

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