Hoe glasvezel wordt gemaakt: preforms, trekproces, coating, sterktetest

Een telecomglasvezel is een glazen draad met een diameter van 125 µm, getrokken uit een preform ter grootte van een honkbalknuppel met tientallen meters per seconde, binnen een fractie van een seconde gecoat en vóór verkoop over de hele lengte tot 1 % rek belast. De productieroute verklaart de meeste waarden die een ingenieur later tegenkomt: waarom de modevelddiameter met ±0,4 µm is gespecificeerd, waarom lassen tussen fabrikanten iets meer verlies geven, waarom installatierek is begrensd tot een fractie van de proeftest, waarom moderne glasvezel waterstofbestendig is en waarom glasvezels van 200 µm andere lasinstellingen nodig hebben. Deze pagina volgt het proces van grondstoffen tot spoel en eindigt met wat het in het veld betekent.

Materialen

Materiaal	Rol
SiCl₄ (siliciumtetrachloride)	ultrazuivere silicabron; geoxideerd of gehydrolyseerd in een vlam of oven tot SiO₂-roet
GeCl₄ → GeO₂	verhoogt de brekingsindex — de kerndopant van vrijwel alle telecomglasvezels; verhoogt Rayleighverstrooiing licht
Fluor (SiF₄, C₂F₆, SF₆)	verlaagt de index — verlaagde mantels, de sleuf van buigingsongevoelige G.657-glasvezel, de mantel van vezels met pure silicakern
POCl₃ → P₂O₅	verlaagt de viscositeit, gebruikt in MCVD-mantels; maakt glas waterstofgevoelig — reden waarom oude vezels slecht verouderen
Al₂O₃, Er, Yb, Tm	actieve vezels voor versterkers en lasers, toegevoegd door oplossingsdotering van het poreuze roet
Cl₂ en He	drogen en consolideren: chloor verwijdert OH tot onder 1 ppb (lage waterpiek), helium spoelt het poreuze lichaam door
UV-uithardbare acrylaten	dubbele coating: een zachte primaire laag (modulus ~1 MPa) dempt het glas, een harde secundaire laag (~1 GPa) beschermt het
Kleureninkt, lintmatrix	identificatie (12 kleuren) en samenstelling van linten

Preformprocessen

Proces	Werking	Wie gebruikt het	Sterktes
MCVD (modified chemical vapour deposition, Bell Labs 1974)	dampen stromen in een roterende silica-buis die door een externe brander wordt verhit; roet wordt laag voor laag afgezet (mantel, daarna kern); de buis wordt samengedrukt tot een massieve staaf	de meeste fabrikanten, alle makers van speciale glasvezel	flexibel: met erbium gedoteerde, polarisatiebehoudende, dispersiecompenserende vezels; gemiddelde preformgrootte
PCVD (plasma-activated CVD)	als MCVD, maar een microgolfplasma vervangt de brander; duizenden zeer dunne lagen	makers van graded-index-multimode	nauwkeurige indexprofielen — OM3/OM4/OM5
OVD (outside vapour deposition)	roet uit een vlam wordt eerst in kernlagen op een roterende doelstaaf afgezet; de staaf wordt verwijderd, het poreuze lichaam wordt in Cl₂ gedroogd en tot helder glas gesinterd	massaproductie van singlemode en multimode	zeer laag OH, grote preforms, kern en mantel in één proces
VAD (vapour-phase axial deposition)	roet groeit op het uiteinde van een roterende staaf die omhoog wordt getrokken; continu proces	massaproductie van singlemode	zeer lange preforms, laag OH, hoge doorvoer
Overcladding (RIC — rod in cylinder; soot overclad; sleeving)	de kernstaaf, die het volledige indexprofiel draagt, wordt omringd door goedkope synthetische silica — een cilinder wordt tijdens het trekken versmolten, of extra roet	iedereen	het dure gedoteerde glas is slechts enkele procenten van het volume

Een voltooide preform heeft een diameter van 100–200 mm en is 1–3 m lang. Een preform van 150 mm × 2 m wordt getrokken tot ongeveer 2 500–3 000 km glasvezel van 125 µm; de grootste moderne preforms leveren meer dan 5 000 km.

Trekken

Stap	Wat gebeurt er	Waarden
Oven	de preformpunt verweekt in een inductieoven van grafiet of zirkonia	1 900–2 100 °C
Halsvorming en trekken	een draad wordt uit de gesmolten punt getrokken; snelheid bepaalt de diameter	20–40 m/s (1 200–2 500 m/min), moderne torens sneller
Diameterregeling	een lasermeter meet de kale glasvezel en stuurt de capstansnelheid terug	125 ± 0,7 µm gespecificeerd, ±0,1 µm bereikt
Koeling	een met helium gevulde buis koelt het glas voldoende om te coaten	enkele honderden °C in minder dan een meter
Primaire coating	zacht acrylaat via een persmatrijs aangebracht, uitgehard met UV-lampen	tot ~190 µm
Secundaire coating	hard acrylaat, uitgehard	245 ± 10 µm standaard; 200 ± 10 µm voor kabels met hoge dichtheid
Spinnen	de glasvezel wordt tijdens het trekken afwisselend rechts- en linksom gedraaid, waardoor de dubbelbrekingsassen mengen	PMD-coëfficiënt < 0,1 ps/√km in plaats van 0,5–2 ps/√km op glasvezel uit de jaren 1980
Capstan en wikkelen	spanningsgestuurd wikkelen op spoelen	25–50 km per spoel; torens zijn 20–40 m hoog

Kleuren voegt een inktlaag (of een gekleurde secundaire laag) toe; linten verbinden 4–12 gekleurde vezels in een matrix, rolbare linten verbinden ze onderbroken zodat zij in een buis kunnen worden gerold.

Proeftest en kwaliteitsborging

Test	Methode (IEC 60793-1-xx)	Specificatie voor G.652.D
Proeftest	elke meter loopt ≥ 1 s door een trekspanning van 0,69 GPa (100 kpsi, ≈ 1 % rek) (deel 1-30); onderzeese en speciale vezels 1,38 GPa	elke fout die onder die spanning zou breken, breekt hier en niet in de grond
Geometrie	manteldiameter, niet-rondheid, concentrischheid kern–mantel (deel 1-20)	125 ± 0,7 µm; ≤ 1 %; ≤ 0,6 µm — uitlijning van connector en las hangt hiervan af
Demping	cutback (deel 1-40) bij 1310/1550/1625 nm plus een spectrale scan; OTDR op elke spoel voor uniformiteit en puntdefecten	≤ 0,35 / 0,21 / 0,23 dB/km typisch; puntdefecten ≤ 0,05 dB
Modevelddiameter	far-field-scan (deel 1-45)	9,2 ± 0,4 µm bij 1310 nm
Afkapgolflengte	deel 1-44	afkap in kabel ≤ 1 260 nm
Chromatische dispersie	faseverschuiving (deel 1-42)	λ₀ = 1 300–1 324 nm, helling ≤ 0,092 ps/(nm²·km)
PMD	deel 1-48	ontwerpwaarde link ≤ 0,20 ps/√km
Macrobuigverlies	deel 1-47	≤ 0,1 dB voor 100 windingen met straal 30 mm (1625 nm)
Coating	stripkracht 1,3–8,9 N (deel 1-32), coatinggeometrie, kromming	consistent strippen in het veld
Waterstofveroudering	IEC 60793-2-50	toename ≤ 0,01 dB/km na blootstelling — moderne glasvezel is waterstofbestendig

Elke spoel wordt geleverd met een datasheet van gemeten waarden. Kabelfabrikanten bewaren de koppeling spoel → kabel → vezelnummer; vraag tijdens acceptatie om die glasvezeldatasheets — ze vormen de eerste basiswaarde van uw infrastructuur (Documentatie en labeling).

Speciale glasvezels en verschillen in productie

Glasvezel	Productieverschil	Gebruik
Buigingsongevoelige G.657	een met fluor gedoteerde sleufring rond de kern (MCVD/PCVD of OVD)	FTTH, panelen met hoge dichtheid, kabels van 200 µm
Graded-index-multimode OM3–OM5	duizenden lagen met een parabolisch (α ≈ 2) indexprofiel; differentiële modevertraging op elke preform gemeten	VCSEL-links voor korte afstand
Met erbium gedoteerd (EDF)	poreus kernroet vóór sinteren in Er/Al-oplossing gedrenkt; korte lengten (meters) per versterker	EDFAs
Polarisatiebehoudend (PANDA, bow-tie)	gaten in de preform geboord en met boorgedoteerde spanningsstaven gevuld, of gevormde spanningsgebieden	intern coherente transceivers, sensoren, pompcombiners
Dispersiecompenserend (DCF)	kleine kern met grote indexstap voor sterk negatieve dispersie	oude 10G/40G-compensatie
Puresilicakern G.654	ongedoteerde kern, met fluor gedoteerde mantel; varianten met groot effectief oppervlak (G.654.E)	onderzee en voor coherente langeafstandslijnen: 0,15–0,17 dB/km
Holle kern (NANF en verwanten)	stack-and-draw van silicacapillairen die een luchtkern vormen; licht reist 1,46 × sneller en bijna zonder niet-lineariteit	links met kritieke latentie, onderzoek; verliezen onder 0,2 dB/km gemeld in de jaren 2020
Multikern	4–7 kernen in een mantel van 125–200 µm, getrokken uit een gestapelde preform	ruimtedivisiemultiplexing, onderzeese systemen sinds de jaren 2020
Stralingshard	met fluor gedoteerde kern en mantel, geen germanium	kernenergie, ruimte, versnellers
Met koolstof of metaal gecoat	hermetische koolstoflaag in de trektoren vóór het acrylaat aangebracht	olie en gas, waterstofrijke omgevingen en omgevingen met hoge temperatuur

Waarom een netwerkingenieur dit aangaat

Productiefeit	Gevolg in het veld
MFD gespecificeerd op ±0,4 µm	lassen tussen vezels van verschillende fabrikanten of tijdperken kunnen 0,02–0,05 dB meer verliezen; gainers en losers op de OTDR (Lassen en afmonteren)
Proeftest bij 1 % rek	langdurige geïnstalleerde rek is beperkt tot 20 % van de proeftest (0,2 %), installatie tot 60 % (Betrouwbaarheid en veroudering)
Concentrischheid ≤ 0,6 µm	connectorverlies wordt bepaald door ferrule en polijsting, niet door het glas
Spinnen sinds eind jaren 1990	100G coherent werkt op elke glasvezel van na ongeveer 2000; voor glasvezel van vóór 1995 is een PMD-test nodig (Glasvezelkarakterisering)
Drogen met laag OH	de waterpiek bij 1383 nm is verdwenen: E-band-CWDM en monitoring op 1625/1650 nm zijn bruikbaar (Demping en vensters)
Coating van 200 µm	kleinere kabels, maar houders, instellingen van het stripgereedschap en klemmen van de vezelsnijder moeten passen; lassen van gemengde 200/250 µm vereist de juiste houders
Demping in kabel > demping van glasvezel	ontwerp met de waarde in kabel uit de kabeldatasheet, niet met de vezelwaarde (Kabelconstructie)
Linten	massafusielassers, 12 vezels per las; identificatie via lintpositie

In CodingBox

Een transceiver weet niets over hoe de glasvezel is gemaakt, maar zijn opgegeven lengten voor SMF, OM3 en OM4 veronderstellen glasvezel die aan deze toleranties voldoet — G.652.D of de opgegeven OM-klasse. CodingBox toont deze lengtevelden; op ongebruikelijke glasvezel (G.654, G.653, holle kern) gelden de opgegeven afstanden niet en moet het linkbudget worden opgebouwd uit de eigen datasheet van de glasvezel (Check transceiver, Glasvezeltypen).

Vindt u een onjuistheid of fout in dit materiaal? Selecteer het betreffende fragment en druk op Ctrl+Enter om .