Optik fiberler, internetin ve modern telekomünikasyonun belkemiğini oluşturan, cam veya plastikten yapılmış, ışığı uzun mesafeler boyunca yüksek hızda iletebilen ince ipliklerdir. Üretim süreci oldukça hassas ve teknolojiktir.
Temel Yapı:
Bir optik fiber temelde üç ana bölümden oluşur:
- Çekirdek (Core): Işığın taşındığı, yüksek kırılma indeksine sahip merkez kısım.
- Kılıf (Cladding): Çekirdeği saran ve daha düşük kırılma indeksine sahip olan kısım. Işığın çekirdek içinde “toplam iç yansıma” yaparak ilerlemesini sağlar.
- Kaplama (Coating/Buffer): Kılıfın dışındaki koruyucu bir polimer tabakasıdır. Fiberi fiziksel hasardan ve nemden korur.
Üretim Süreci (Genellikle Cam Fiber İçin):
1. Önform Üretimi (Preform Fabrication):
- Bu, optik fiberin “çekirdeği” ve “kılıfı” olacak malzemelerin, büyük bir cam çubuk (önform) halinde oluşturulduğu ilk ve en kritik adımdır. Bir önform, tek bir optik fiberin binlerce katı büyüklüğündedir. En yaygın önform üretim yöntemleri:
- Değiştirilmiş Kimyasal Buhar Biriktirme (Modified Chemical Vapor Deposition – MCVD): İçten kimyasal biriktirme. Genellikle silika (SiO2) tüplerin içine, özel gazlar (örneğin germaneum tetrachloride – GeCl4) enjekte edilerek yüksek sıcaklıkta (bir torç ile) camın iç yüzeyinde katmanlar halinde birikmesi sağlanır. Bu katmanların bileşimi, farklı kırılma indekslerine sahip olacak şekilde ayarlanır (çekirdek için daha yüksek, kılıf için daha düşük). Birikim tamamlandığında, tüp ısıtılarak büzülür ve katı bir cam çubuk (önform) haline gelir.
- Dış Kimyasal Buhar Biriktirme (Outside Vapor Deposition – OVD): Dıştan kimyasal biriktirme. Döner bir mandrel (mil) üzerine silika ve katkı maddelerinin buharlarının püskürtülmesiyle konsantrik katmanlar oluşturulur. Daha sonra mandrel çıkarılır ve kalan gözenekli silika tüp sinterlenerek (ısıtılarak yoğunlaştırılır) katı bir önform haline getirilir.
- Eksenel Buhar Biriktirme (Vapor Axial Deposition – VAD): Genellikle OVD’ye benzer ancak mandrelsiz ve eksenel bir büyüme yöntemi kullanılır.
- Bu aşama, fiberin nihai optik özelliklerini (kırılma indisi profili, çekirdek çapı) belirler. Hassasiyet ve saflık hayati önem taşır.
2. Fiber Çekme (Fiber Drawing):
- Önform, özel bir “çekme kulesi”ne yerleştirilir. Kulenin en üstünde önform tutulur ve alt kısmında yüksek sıcaklıklı bir fırın (genellikle grafit fırın, yaklaşık 2000°C) bulunur.
- Önformun ucu fırında eriyerek viskoz bir damla oluşturur. Bu damladan ince bir fiber çekilir. Yerçekimi ve mekanik çekme kuvvetleri (capstan adı verilen bir makara) ile fiber, belirlenen çapa (genellikle 125 mikrometre) ulaşana kadar çekilir.
- Lazer ölçüm sistemleri, fiberin çapını sürekli olarak kontrol eder ve çekme hızını buna göre ayarlar.
3. Kaplama Uygulaması (Coating Application):
- Çekilen fiber, henüz fırından sıcakken (ve dolayısıyla çok kırılganken), üzerine bir veya daha fazla katman UV ile kürlenebilen polimer kaplama (buffer) uygulanır. Bu kaplama, fiberi bükülme, çizilme ve nemden kaynaklanan hasarlara karşı korur.
4. Kurutma ve Kürleme:
- Kaplama uygulandıktan sonra, polimer kaplamanın sertleşmesi için UV lambaları altından geçirilir (UV kürleme).
5. Test Etme ve Bobinleme:
- Üretilen fiberin kalitesi (optik zayıflama, kırılma indeksi, mekanik dayanıklılık) sürekli olarak test edilir.
- Testlerden geçen fiber, uzun makaralara (bobinlere) sarılır. Bu bobinler daha sonra kabloların üretileceği tesisatlara gönderilir.
Optik Fiber Kablo Üretimi:
Tek başına fiberler çok incedir ve kolayca zarar görebilirler. Bu yüzden, birden fazla optik fiber, çeşitli koruyucu katmanlar (plastik kılıflar, aramid iplikler, su bloke edici jeller) ile birleştirilerek sağlam optik fiber kablolar oluşturulur. Bu kablolar daha sonra yer altına, direklere veya deniz altına döşenir.
Optik fiber üretimi, ultra saf malzemeler, hassas sıcaklık kontrolü ve milimetrenin binde biri hassasiyetinde ölçüm yetenekleri gerektiren, yüksek teknoloji bir alandır.
