<p>Základné požiadavky pri výrobe optických vlákien:</p>
<ul>
<li>Použiť vhodný transparentný materiál, ktorý môže byť ťahaný do
tenkého odolného vlákna.</li>
<li>Dodržať homogénnu štruktúru jadra aj plášťovej Äasti po celej
dĺžke svetlovodu.
</li>
</ul>
<p>
Materiály najviac vhodné na výrobu, transparentné pre vlnové dĺžky 0,4
– 2 mm:</p>
<ul>
<li>Äisté kremíkové sklo – najtransparentnejšie v blízkosti
infraÄerveného spektra 1,3 a 1,55 mm.</li>
<li>Plasty – najtransparentnejšie v oblasti viditeľného
žiarenia, vlastnosťami sa nevyrovnajú kremíkovému sklu.
</li>
</ul>
<h3>Definícia skla</h3>
<p>Sklo je nekryštalická pevná látka
s náhodným usporiadaním atómov. Podobá sa tekutine s atómmi
zmrazenými na mieste. VäÄšina štandardných skiel je založená na oxide
kremiÄitom (SiO<sub>2</sub>) obsahuje Äalšie materiály pre modifikáciu
ich vlastností. Optické sklá obsahujú zložky na zlepšenie optickej
homogenity a zvýšenie indexu lomu Äistého oxidu kremiÄitého, ktorá je
1,54 pri 1 mm, na vyššiu hodnotu 1,8.</p>
<h3>Požiadavky na materiál</h3>
<p>Výroba v materiále nevyhnutne
zanecháva neÄistoty ako je meÄ a železo, ktoré absorbujú viditeľné
žiarenie, a tým zvyšujú útlm vlákna až na 1 dB/m, ktorý je pre
komunikáciu neakceptovateľný.</p>
<p>Materiál pre výrobu komunikaÄných
vlákien sa vyrába procesom hydrolýzy plameňom, pri ktorom sa spaľujú
pary tetrachloridu kremíka (SiCl<sub>4</sub>). Vzniká tak extrémne
Äistý oxid kremiÄitý, pretože neÄistoty sa vyparujú vysoko nad teplotou
varu SiCl<sub>4</sub> (58°C). Tento proces redukuje koncentráciu
kritických neÄistôt (železo, meÄ, kobalt, nikel horÄík a chróm) pod 1
ppm, Äo je úroveň nedosiahnuteľná pri konvenÄnej výrobe skla.</p>
<h3>Legovanie</h3>
<p>Prímesi sa do základného materiálu
pridávajú pre zvýšenie indexu lomu jadra svetlovodu, alebo pre zníženie
indexu lomu plášťového skla. NajÄastejšou prímesou jadra je oxid
germánia (GeO<sub>2</sub>), ktorý má veľmi nízku absorpciu a podobne
ako oxid kremiÄitý tvorí sklo. V plášťovej Äasti sa najÄastejšie
používa fluór, jeden z mála materiálov, ktoré znižujú index lomu a
umožňujú tak vytvoriť jadro z Äistého oxidu kremiÄitého. Legovanie
jadra alebo plášťa umožňuje vyrábať vlákna so skokovým priebehom indexu
lomu.</p>
<p>Mnoho komunikaÄných vlákien má
zložitejší profil indexu lomu. V jednoduchom gradientnom
mnohomódovom vlákne sa zloženie postupne mení od jadra k plášťu so
želaným priebehom indexu lomu. Jednomódové vlákna majú typicky štyri
vrstvy: jadro, vnútorný plášť, vonkajšie jadro a vonkajší plášť, kde sa
zloženie mení od jednej vrstvy k druhej.</p>
<h3>Výroba preformy</h3>
<p>SpoloÄnou Ärtou pri výrobe preformy pre
nízkostratové vlákna je vytváranie „sadzí“ vysoko Äistého kremiÄitého
skla reakciou SiCl<sub>4</sub> (s prímesou GeCl<sub>4</sub>)
s kyslíkom. Zahriatím sa „sadze“ roztavia a kondenzujú na sklennú
preformu. Existujú rôzne postupy kondenzácie a tavenia do finálnej
formy.</p>
<p>Jeden z prístupov je usadzovanie na
vnútornej stene trubice z roztaveného skla. Trubica slúži ako
vonkajšia plášťová vrstva, do ktorej sa ukladá vnútorné opláštenie a
jadro. Posúvaním reakÄnej zóny pozdĺž trubice nastáva ukladanie
materiálu po celej dĺžke. </p>
<p>Vo všeobecnosti sa sklo vo vnútri
usádza ako séria tenkých vrstiev. Pri výrobe vlákien s gradientom
indexu lomu sa môže dopovanie vstupujúcich plynov nepatrne meniť pre
každú usadzovanú vrstvu, a tak sa získa požadovaný priebeh indexu lomu.
Obdobným procesom možno získať skokovú zmenu indexu lomu vlákna alebo
vlákno s komplexným jadrom. Po ukonÄení ukladania vrstiev sa
trubica zahreje tak, že skolabuje na hotovú preformu.</p>
<p>Iným dôležitým prístupom je vonkajšie
ukladanie pár, kde nastáva usádzanie na rotujúcej keramickej tyÄi. Pri
tomto procese sa najprv ukladá sklo jadra a následne plášťové vrstvy.
KeÄže koeficient tepelnej rozťažnosti keramického substrátu je
rozdielny ako pri skle, zostavená preforma z nej po zahriatí ľahko
skĺzne. Stredová diera, ktorá zostane v preforme sa stratí pri
ťahaní vlákna. </p>
<p align="center"> <img src="images/image030.jpg" border="0" alt="Ukladanie materi�lu v trubici" title="Ukladanie materi�lu v trubici" width="427" height="253" /></p>
<p> </p>
<p align="center"> <img src="images/image027.jpg" border="0" alt="Us�dzanie p�r na rotuj�cej tyci" title="Us�dzanie p�r na rotuj�cej tyci" width="324" height="241" /></p>
<p> </p>
<p>Tretím hlavným prístupom je pozdĺžne
ukladanie pár na tyÄ z Äistého skla. TyÄ slúži ako základ, na
ktorého koniec sa axiálne ukladá materiál jadra a naň plášť. Zo stredu
nie je treba niÄ vybrať, a teda v preforme nezostáva otvor.</p>
<p align="center"> <img src="images/image028.jpg" border="0" alt="Axi�lne ukladanie materi�lu" title="Axi�lne ukladanie materi�lu" width="435" height="145" /></p>
<p> </p>
<h3>Výroba vlákna</h3>
<p>Zhotovená preforma je vertikálne
upevnená do ťahacej veže, kde sa v peci zahrieva jej koniec.
Horúce zmäknuté sklo je vyťahované, priÄom okamžite po vytiahnutí na
vzduch tuhne na vlákno. Tu sa monitoruje jeho priemer, opatrí sa
ochranným plášťom a navinie sa.</p>
<p align="center"> <img src="images/image029.jpg" border="0" alt="V�roba vl�kna" title="V�roba vl�kna" width="168" height="373" /></p>
<p> </p>
<h3>Vlákna s hrubým jadrom</h3>
<p>Vlákna pre prenos laserového žiarenia
sú vyrábané odlišne, s väÄšími jadrami z Äistého skla (bez
potreby legovania) a len s tenkou plášťovou vrstvou. Staršie typy
používali na opláštenie mäkký silikónový plast, ktorý sa môže pomerne
jednoducho zvliecť z jadra, Äo mohlo predstavovať nevýhodu
v niektorých aplikáciách. Na prenos vyšších výkonov sa používa
vlákno s opláštením z legovaného skla. Môžu mať gradientný
priebeh indexu lomu, pri plastovom opláštení je to vždy skokový priebeh.</p>
<p>Tieto vlákna majú väÄší útlm ako
komunikaÄné vlákna. Ich útlm sa typicky pohybuje pod 20 dB/km pre 0,80 <span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m vlákno a
závisí od zloženia jadra aj opláštenia. Výkony, ktoré sú schopné vlákna
prenášať závisia od hrúbky jadra. Napríklad 0,2 kW pri 200 </span><span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m a 1,5 kW pri
550 </span><span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m vlákne.</span></p>
<h3><strong>Plastové vlákna</strong></h3>
<p>Plastové vlákna sú ľahké, nenákladné,
ohybné a ľahko sa s nimi pracuje. Na druhej strane tieto výhody sú
vykúpené oveľa vyšším útlmom ako pri sklennom vlákne. Po rokoch výskumu
sa podarilo straty v laboratórnych podmienkach znížiť na približne
50 dB/km. KomerÄné plastové vlákna majú stratu pod 70 dB vo viditeľnom
spektre, ale strata rastie asi na 150 dB/km pri vlnovej dĺžke
nenároÄných LED 650 nm. Straty limitujú ich použitie na komunikáciu na
malé vzdialenosti, prenos obrazu alebo osvetlenie. Ďalšou nevýhodou je
citlivosť na vysoké teploty, ktorá obmedzuje použitie do 85°C. To je
splnené pri izbovej teplote, ale nie v mnohých bežných
prostrediach ako je napríklad priestor motora auta. Nové plasty
odolávajú teplotám do 125°C, ale ich útlm je vyšší.</p>
<p>Štandardné vlákna so skokovým indexom
majú jadro z polymetylu metakrylátu a opláštenie
z nízkoindexového polyméru, ktorý zvyÄajne obshuje fluór. Rozdiel
indexov je väÄší ako pri sklenných vláknach a tak sú ich priemery
väÄšie. Typicky od 85 <span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m do 3 mm.</span></p>
<p>
<br style="page-break-before: always;" /></p>
<h3>Vlákna s tekutým jadrom</h3>
<p>V poÄiatkoch vláknovooptickej
komunikácie vývojári skúmali nízkostratové vlákna zo sklennej trubice
vyplnenej tetrachlóretylénom, extrémne transparentnou tekutinou
s indexom lomu vyšším ako sklo. Straty sa síce redukovali na
decibely na kilometer, ale problémy s tepelnou rozťažnosťou a
plnením tenkej kapiláry pre kilometrové dĺžky robili vlákna
nepraktickými.</p>
<p>Novšie 2 až 8 milimetrové vlákna plnené
tekutinou sa používajú na prenos viditeľného svetla pre osvetlenie na
krátke vzdialenosti. Použitie vhodných tekutín a plastovej kapiláry
umožňuje použiť tieto vlákna na menšie vzdialenosti (metre) bez
problémov s tepelnou expanziou.</p>
<h3>InfraÄervené vlákna</h3>
<p>Absorpcia skla prudko rastie nad
vlnovou dĺžkou 1,6 <span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m, preto sa výskum
zameral na bezoxidové sklá so snahou dosiahnuť straty pod 0,1 dB/km.
Vyskytuje sa mnoho problémov pri Äistení materiálov transparentných pre
infraÄervené žiarenie, ako aj ťahaní odolných vlákien z nich.</span></p>
<p>Fluorozirkónové vlákna prenášajú svetlo
medzi 0,4 a 5 <span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m. Prevažne sú vyrábané
fluoridov zirkónu (ZrF<sub>4</sub>) a bária (BaF<sub>2</sub>)
s pridaním Äalších komponentov pre tvorenie skla. Najnižšie straty
fluorozirkónových vlákien dosahujú 25 dB/km pri 2,6 </span><span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m. Pre vlnové
dĺžky od 3,3 do 11 </span><span style="font-size: 11pt; font-family: Symbol;">m</span><span style="font-size: 11pt; font-family: Arial;">m existujú vlákna na báze
síry a selénia, ale majú znaÄné tlmenie väÄšie ako 1 dB/m.</span></p>