À l'attention des fabricants de fibres spécialisées : profitez des conseils de fabrication de préformes FOC pour dépanner votre système et obtenir une reproductibilité et des rendements élevés
Note de l'éditeur: Avec l'ajout de Larry Donalds à l'équipe du Centre de fibre optique, nous offrons désormais des services de conseil en fabrication de préformes aux fabricants de préformes et de fibres optiques de spécialité. Vous pouvez vous tourner vers Larry pour obtenir des conseils sur la sélection du système de fabrication MCVD adapté à vos besoins, le dépannage post-installation pour répondre aux spécifications de produit exigeantes, le développement de solutions personnalisées, la formation du personnel et la rédaction de procédures d'exploitation standard (SOP). L'expertise de Larry en matière de dépannage est un service unique et particulièrement précieux pour surmonter les nombreux problèmes de fabrication de préformes et de tirage des fibres auxquels les fabricants sont confrontés lorsqu'ils produisent des fibres optiques spéciales. Nous vous invitons à lire cet article de Larry Donalds - où il partage plusieurs conseils de dépannage - et à revoir son impressionnante bio à la fin de cet article.
Qu'est-ce qui vous empêche de dormir la nuit?
Si vous fabriquez des préformes et des fibres optiques spéciales, vous savez qu'il peut être difficile d'améliorer la reproductibilité et les rendements élevés. Croyez-moi, vous n'êtes pas seul. Il semble que tout le monde dans cette entreprise a un problème qui les empêche de dormir la nuit - un problème qu'ils ne peuvent pas résoudre ou une technique qu'ils ne sont pas capables de maîtriser.
Par exemple :
- Luttez-vous avec la force et la déposition? Un bon nettoyage des tubes et un polissage à la flamme peuvent éviter les problèmes de résistance et de dépôt.
- Avez-vous des difficultés à réaliser des préformes droites? C'est définitivement un art et nécessite une certaine pratique. J'ai trouvé des procédures qui fournissent une technique reproductible. Par exemple, le réglage du rapport optimal H2 / O2 du brûleur peut empêcher l'affaissement de la préforme et le brûlage du verre pendant l'effondrement, ce qui entraîne une variabilité plus tard dans le processus.
- Avez-vous des problèmes de bulles de dépôt de couche de contrainte (verre à coefficient de dilatation élevé) ou de fissuration plus tard dans le processus? Il existe des techniques éprouvées pour minimiser ces problèmes qui peuvent être programmées dans votre processus de dépôt.
- Avez-vous des matières premières de haute pureté ? Concernant les gaz corrosifs, préciser les niveaux de pureté (teneur en eau et impuretés métalliques) que vous délivrerez à votre préforme lors du dépôt est primordial. En ce qui concerne les réactifs liquides, faire barboter de l'oxygène pour les vaporiser ajoute une purification supplémentaire, mais vous devez toujours spécifier avec soin les faibles impuretés métalliques dans les réactifs liquides pour obtenir des fibres à faible perte.
Beaucoup de ces problèmes peuvent être résolus et des préformes spéciales peuvent être produites en série en ajoutant des solutions personnalisées, en normalisant les procédures et en s'assurant que le personnel est correctement formé. Au cours des 24 années où j'ai travaillé dans le laboratoire de fibres spécialisées de 3M Company, nous avons développé et fabriqué des préformes et des fibres optiques haute performance. Ce faisant, nous avons créé et breveté des techniques de fabrication de fibres de maintien de la polarisation (PM) et de polarisation (PZ) - des techniques qui offrent une reproductibilité et des rendements élevés.
Une brève comparaison des deux types de systèmes de fabrication de préformes MCVD
Si vous entrez sur le marché de la fabrication de préformes en fibre optique, vous étudiez peut-être les deux types de systèmes disponibles pour prendre une décision d'achat. Si vous disposez déjà d'un système de fabrication - quel que soit le système que vous utilisez - vous pouvez nous appeler pour obtenir de l'aide technique pour le dépannage, la formation du personnel, la rédaction de SOP et le développement de solutions personnalisées.
Voici un aperçu très rapide des avantages et des inconvénients des deux types de systèmes d'alimentation en gaz MCVD. Si vous souhaitez plus de conseils et d'informations, je vous encourage à m'appeler. Nous pouvons approfondir les avantages et les inconvénients et identifier le système qui répond le mieux à vos besoins.
- Inox - Construit entièrement en acier inoxydable, ce système de distribution de gaz est généralement considéré comme plus étanche. Cependant, si vous avez un problème d'humidité dans vos flux de gaz ou si vous développez une fuite, les surfaces internes du système peuvent se corroder. Si cela se produit, vous subirez probablement des pertes de fibres élevées. Pour retirer les conduites de distribution contaminées, vous devrez démonter le système et remplacer les composants et les réactifs liquides. Un autre inconvénient de l'acier inoxydable est de ne pas pouvoir observer les produits chimiques dans les barboteurs (les changements de couleur peuvent indiquer des problèmes de pureté et de mauvais courants de bulles peuvent avoir un impact sur la génération de vapeur).
- Téflon et verre – Les systèmes en téflon et en verre, fabriqués par des sociétés comme SG Controls Ltd, sont résistants à la corrosion. Si un séchoir à gaz tombe en panne et qu'un flux de gaz humide est introduit dans les produits chimiques, le pic d'eau des fibres augmentera. En règle générale, le simple fait d'attendre que le système se dessèche vous permettra de reprendre vos activités. Il n'est pas nécessaire de démonter la tubulure d'administration du système d'administration. Potentiellement, il y a un risque légèrement plus élevé de fuites, mais c'est rarement un problème. De plus, un avantage "clair" est la possibilité d'observer les produits chimiques dans les barboteurs. L'association avec SG Controls offre plusieurs avantages supplémentaires. Lorsque vous regardez l'étendue et la profondeur de la technologie qu'ils fournissent, ils offrent une solution complète comprenant le dépôt de préformes, l'étirement des préformes sur le tour et la technologie de la tour d'étirage. De nouveaux systèmes de dépôt en phase vapeur pour les terres rares sont également en cours de développement. En termes de solutions personnalisées - pour les deux systèmes - leur puissante équipe d'ingénieurs est capable de résoudre tous les problèmes que vous leur posez.
Tirez parti des compétences de «dépanneur technique» pour optimiser la conception de vos préformes, garantir la reproductibilité et obtenir des rendements élevés.
Après avoir travaillé 24 ans avec des préformes et des fibres de spécialité (et d'autres technologies), je résume souvent ma carrière comme: «Dépannage technique». J'ai passé la plupart de ma carrière à résoudre des problèmes pour optimiser la conception, maintenir la pureté pour obtenir de bonnes propriétés optiques dans le processus de fabrication, assurer la reproductibilité et obtenir des rendements élevés. Une grande partie de mon temps a été consacrée au développement, à l'exploitation et au dépannage d'équipements de fabrication de MCVD pour fabriquer des préformes et des fibres spéciales. Voici quelques faits saillants:
Activités liées au développement et au dépannage de préformes et de fibres spéciales:
- Développement d'un joint rotatif
- Construit un système de distribution de gaz
- Manipulation de gaz corrosifs
- Brûleurs conçus
- Mandrins de tour améliorés
- Pyrométrie améliorée
- Développement de techniques de dépôt sous contrainte pour PM et PZ
- Conçu des montages de meulage de préformes
- Développer des techniques de broyage, ainsi qu'une feuille de calcul à suivre par les techniciens
- Développer des techniques d'étirement des préformes, ainsi qu'une feuille de calcul à suivre par les techniciens
- Développement de plusieurs techniques de sur-veste / stretch pour les préformes
- Développement de techniques de dopage en solution, notamment:
- Dépôt d'oxyde
- Dopage au chlorure de terre rare
- Séchage à l'oxyde
- Procédure de conversion des chlorures dopés en solution en oxydes
- Équipement de fabrication spécifié
- Supervision de l'installation et du démarrage de l'usine
- Transfert de recettes de préformes
Tâches spécifiques liées à la préparation du tube de dépôt:
- Poignée d'extension de fusion avec une épaisseur de verre constante
- Éliminer les impuretés métalliques
- Gravure de la surface du tube
- Tube d'échappement de fusion avec une épaisseur de verre constante
- Redressement et soulagement des contraintes du tube de dépôt
- Polissage à la flamme du tube de dépôt
Tâches spécifiques liées à la reproductibilité:
- Détection de fuite de vanne
- Étalonnage du pyromètre
- Contrôle de la température
- Étalonnage du contrôleur de débit massique
- Contrôle du diamètre
- Contrôle de la combustion du verre
EXEMPLES: Dépannage des préformes et fibres spéciales
Exemple de dépannage n ° 1: Le dopage en solution ajoute de l'erbium et d'autres terres rares dans un noyau de verre. Si le rapport du noyau dopé au diamètre extérieur de la préforme est trop grand, des propriétés optiques indésirables seront obtenues. La correction du rapport incorrect produira également plus de fibres étirées. L'affaissement d'un autre tube de verre sur la préforme peut corriger le rapport noyau / gaine. Si un changement de rapport plus important est nécessaire et qu'un diamètre plus grand ne peut pas être étiré, un étirage de préforme peut être utilisé pour réduire le diamètre du noyau, suivi d'un sur-affaissement supplémentaire. J'ai écrit des programmes Excel actifs pour les techniciens, qui calculaient les diamètres de surcollapse et d'étirement pour atteindre le rapport noyau / gaine requis pour répondre aux spécifications optiques des fibres étirées. Ce processus peut augmenter le rendement en fibre par préforme de 8 à 10 km à 40 à 50 km de fibre dopée à l'erbium.
Exemple de dépannage n ° 2: Certaines étapes sont extrêmement importantes dans le processus de fabrication des préformes. Par exemple, vous générez des vapeurs de chlorure qui sont acheminées vers le tube de dépôt du tour. Les vapeurs sont chauffées à l'intérieur du tube de quartz rotatif à ~ 1700 degrés C avec un brûleur H2/O2 à l'extérieur. Les vapeurs de chlorure sont converties en un oxyde, qui est ensuite fondu en verre clair. Le contrôle exact de ce processus est extrêmement important. Les régulateurs de débit massique contrôlent les débits de gaz. A titre d'exemple, disons que vous voulez 100 CC par minute d'un gaz particulier. Vous réglez le débit à 100 CC et réalisez 8 ou 10 préformes. Finalement, vous découvrez que vous n'obtenez pas les mêmes résultats optiques. Qu'est-ce qui ne va pas? Vous pouvez modifier les débits pour compenser. Si le contrôleur de débit finit par cesser de fonctionner, vous n'avez aucune idée du débit réel utilisé dans le passé. La répétition de la préforme devient alors très chronophage. Un plan d'étalonnage mfc de routine est essentiel pour éviter ce problème et améliorer la reproductibilité. Des entreprises comme SG Controls ont développé des systèmes d'auto-étalonnage pour s'assurer que les étalonnages sont effectués régulièrement.
La même chose est vraie pour le contrôle de la température - le pyromètre peut indiquer qu'il fait 1700 degrés C, mais est-ce vraiment? J'ai utilisé des étalons de pyromètre portatifs, afin que nous puissions observer la température réelle de la zone chaude pendant le dépôt et la comparer à la lecture du pyromètre de processus. Lorsque vous contrôlez soigneusement votre équipement de processus, la reproductibilité de votre produit augmente considérablement - et vous ne perdez pas de temps avec le processus de production.
Exemple de dépannage n ° 3: Votre système de distribution de gaz peut avoir 100 vannes qui s'ouvrent et se ferment. Si l'une de ces vannes fuit et que vous n'obtenez pas le débit que vous pensez être, vous avez un problème grave. Vous devez trouver un moyen de tester les fuites de votre système. J'ai demandé à SG Controls de développer un test d'étanchéité automatique. Nous l'avons allumé la nuit et avons reçu un rapport. Le rapport notait si des vannes fuyaient et, dans l'affirmative, lesquelles. Auparavant, nous passions jusqu'à deux jours à tester manuellement le système en cas de problème.
Exemple de dépannage n ° 4: Comme vous le savez, vous générez les flux de gaz avec le système de distribution de gaz. Certaines choses sont importantes en cours de route pour garantir que le flux de gaz de haute pureté arrive au tour où se produit le dépôt. Pour aider à consolider le processus, j'ai développé un joint rotatif pour 3M, résultant en un record d'invention. Il était étanche et résistant à la corrosion, avec un indicateur de faible débit pour détecter les fuites de joint torique, empêcher la perte de flux de gaz et signaler le temps de reconstruction.
Les applications avancées renforcent le besoin de fibres spéciales hautes performances. Profitez de l'expertise de FOC pour maîtriser le processus de fabrication des préformes.
Aujourd'hui, les fibres spéciales PM et PZ sont utilisées dans une variété d'applications exigeantes. Par exemple, la fibre optique de maintien de polarisation est utilisée dans les gyroscopes pour la navigation de missiles. Certaines fibres de télécommunications nécessitent des amplificateurs à fibres spéciales pour régénérer le signal. La fabrication de préformes et de fibres spéciales pour prendre en charge des applications avancées nécessite une «recette» très spécifique d'éléments de terres rares, de mélanges de gaz et de processus mécaniques rigoureux.
Si vous cherchez à fabriquer des fibres spéciales, vous aurez peut-être besoin de conseils pour sélectionner le système MCVD qui répond le mieux à vos besoins. Une fois le système de fabrication de préformes installé, vous devrez le mettre en marche rapidement. C'est là que je peux aider en, formez votre personnel et raccourcissez considérablement la courbe d'apprentissage. Vous ne pouvez pas risquer de prendre 1 à 2 ans pour que le système soit opérationnel avant de produire le produit final.
