четверг, 14 января 2016 г.

5. Волоконная оптика - прикольное изобретение человечества. часть 5

Продолжаю кратенько знакомить с волоконной оптикой. чтобы позже порассуждать о секретах творческих прорывов.

В предыдущей части была показана самая простая схема получения оптоволокна (световода).
При этом совсем выпала из внимания важная часть технологии - получение стержней с внутренней жилой, то есть тот вариант заготовок для оптоволокна, когда первой защитной оболочкой для световедущего канала выступает кварцевая трубка.

На фотографии ниже газовые горелки движутся вдоль кварцевой трубки. Трубка крутится и нагревается в зоне горелок до температуры начала реакции проходящих внутри нее газов. В результате из газов в этом горячем месте получается порошок, который летит вперед и осаждается на более холодные стенки трубки (конденсация), тут же осевший порошок приплавляется к стенкам трубки наползающей по ходу движения горелкой.


Процесс осаждения порошка и его стеклование идет за один проход каретки прикрепленными к каретке горелками.

 


Кратко остановимся на этом важном моменте. В дальнейшем вы увидите, что изготовление заготовок - один из самых важных этапов получения высококачественного оптического волокна из стержней (штапиков), которые лучше называть "заготовками".

Ниже схема оптоволокна с сердцевиной или жилой. Точно так же схематично выглядит и срез стекловидной заготовки.


Внутри идет световедущая жила. Как вы понимаете, эта жила значительно лучше подходит для светопередачи. Иначе зачем она нужна?
Одномодовое волокно отличается от многомодового количеством слоев, которые можно представить в виде колец на срезе дерева. То есть в одномодовом как бы только одно кольцо - точка в центре, а в многомодовом в жиле много колец. Внизу фото среза дерева для наглядности.

Годовые кольца на срезе дерева

В световолокне каждое "кольцо" немного отличается по химическому составу и характеристикам. Об этом позже.

Как вы уже, наверное, догадались, существуют станки для производства заготовок с определенными параметрами для будущего оптического волокна. Несколько стран занимаются их производством. Делались такие станки и у нас еще со времен СССР. Мне приходилось их использовать. Насколько помню, производители таких станков жили в городе Рыбинске. Примерно первые станки выглядел так, как на картине ниже.



К слову, я использовал также английские станки разных модификаций, но такого же принципа работы. Вначале управление было без компьютера, а затем уже с компьютерным блоком управления.

А теперь небольшое видео для лучшего представления процесса получения волокна. Пусть и на английском, но и так уже должно быть понятно.



Надо сказать, что есть разные методы получения заготовок для оптоволокна и станки могут сильно отличаться по конструкции в зависимости от метода получения заготовок. Не буду сейчас рассматривать эти особенности, так как для нас это пока не важно.
Зато могу сказать, что в вопросе изготовления оборудования для производства волоконно-оптических кабелей зарыта немалая собака. Расскажу небольшую историю.

А история такая - в юности какое-то время я считал, что в принципе оборудование должны производить одни узкие специалисты, а работать на нем другие узкие специалисты. Причем такое разделение труда даже вело бы к тому, что станки разрабатывали одни, делали их другие, а пользовались станками третьи.
Но вот позже довелось мне попасть на международную встречу технологов по производству этого самого оптоволокна, и я переговорил с японцами и англичанами, которые представляли производителей специального оборудования для волоконной оптики.



С учетом того, что я уже был хорошо знаком с технологиями и успехами производителей оптоволокна в разных странах на то время, мне не составило труда выстроить разговор в узкоспециализированном направлении.
С английским оборудованием я был хорошо знаком, а вот с японским нет. Японских станков не было на рынке тогда, и мне не попадались даже их рекламные проспекты.
Я спросил у японцев - почему они не продают свое оборудование другим, а только реализуют оптоволокно и кабели?
В ответ один японец, улыбаясь, сказал, что это коммерческая тайна.



Тогда я спросил англичанина - почему же они продают оборудование, а не только производят на своем оборудовании волокно?
Англичанин сказал, что продажа оборудования для них выгоднее и в дальнейшем только на запчастях и сервисе можно хорошо зарабатывать.
Надо сказать, что мы вполне дружески побеседовали тогда в перерыве, но любая попытка выяснить у японцев какие-то подробности про их оборудование натыкалась на коммерческую тайну.

На то время японское оптоволокно считалось по параметрам самым лучшим, хотя, я думаю, что не всё было так просто и у них. Скорее всего, японцы просто уничтожали не очень качественное волокно, а хвалились только высококачественным. Рынок волоконной оптики был еще не устойчив в то время и только стремительно рос. Важна была репутация. Дело в том, что контракты на поставку волоконно-оптических кабелей были весьма выгодны, а потребителей было не так много. Не знаю, как сейчас, а тогда за контракт боролись любой ценой. Вплоть до подлогов, что мне удалось и самому случайно увидеть, когда я был в Турции. Может быть об этом расскажу потом, а сейчас это не важно.



Однако, тот разговор на международной встрече технологов навел меня на мысль, что для желающих выйти на самые передовые позиции в Мире очень важно именно самим производить оборудование для себя, а не пользоваться готовыми образцами станков.
Эта мысль была подтверждена и моим собственным опытом - мне самому приходилось неоднократно усовершенствовать имеющиеся станки и весьма кардинально, чтобы получать наилучшие результаты. Причем смотрящие за техникой специалисты страшно возмущались по поводу моих вмешательств. Вплоть до того, что мне приходилось тайком переделывать некоторые узлы станков. А также я вскрывал программное обеспечение и вносил необходимые коррективы на свой страх и риск.
 

Об этом я тоже напишу подробнее чуть позже. А пока хочу продолжить просто описывать сам процесс получения оптических волокон.


Итак, начнем с самого начала.
Имеем кварцевый песок, который переплавляем и очищаем при переплавке - получаем сырьё для трубок.
Снова переплавляем и вытягиваем из расплава трубы.
Затем на станках заносим внутрь трубки газы, которые нагреваем для образования порошка. Этот горячий порошок оседает на более холодные стенки трубки. И пламя горелки расплавляет порошок, остекловывает.
Теперь трубку остается схлопнуть, то есть получить стержень (заготовку).
Эту заготовку ставят в вытяжной станок и нагревают конец, тянут за него - получают волокно, которое покрывают лаком.
Замеряют параметры волокна первый раз.
Это первичное волокно затем покрывают другими видами защиты.
Снова измеряют параметры волокна уже в кабеле и продают.

И на всех этапах этого интересного процесса существует множество "узких мест". Есть, где развернуться творческому человеку в борьбе за скорость, качество, безопасность, цену, количество и, как вы понимаете, за первенство во всемирном чемпионате технологов.

На этом месте повествования напомню то, что я уже говорил ранее - для успешного творческого человека при создании любых новинок всё окружение будет только мешать, потому что не видит разумности в новом, а старое проверено-перепроверено и приносит несомненную прибыль. Этот консерватизм понятен, но ужасно мешает творцам.

Немного про себя. Начинал я когда-то простым мало понимающим кварцедувом. Когда же достаточно освоился в производстве волоконной оптики, закончив по ходу институт по специальности "Стекло и ситаллы", мне понадобилось много месяцев и видимые успехи, чтобы окружение привыкло доверять моим чудачествам. Однако и потом находились люди, готовые с удовольствием не только мешать, но и перехватывать результаты моих изысканий, присваивать идеи. Такова жизнь, и это для меня давно не удивительно.


Скоро начну разбирать интересные моменты по разгадке технических головоломок. И заметьте, что самое важное и приятное для творца - это создать творческую атмосферу в коллективе, чтобы было много соратников. О таких секретах хотят знать все начальники. А пока до встречи в новой части.

Благодарю за внимание.
С уважением, Виктор Мирошкин.

P.S. - в этой части возможны изменения и дополнения