Исследователи из Пермского физико-математического центра Уральского отделения РАН (ПФИЦ УрО РАН) совместно с Пермским национальным исследовательским политехническим университетом (ПНИПУ) создали автоматизированную установку для оценки качества заготовок оптических волокон. Эта инновационная система позволяет одновременно измерять все основные параметры заготовок, повышая скорость процесса на десятки процентов и улучшая точность продукции, что уже вызвало интерес у промышленных партнеров.
Оптические волокна являются важнейшим компонентом современных технологий, таких как лазеры и системы связи. Их создание начинается с произведения стеклянной заготовки, обогащенной редкоземельными металлами, такими как эрбий, германий или алюминий, для повышения светопропускания и усиления люминесценции. Заготовка затем нагревается и вытягивается в тончайшую нить диаметром 125 микрометров — сравнимую с толщиной человеческого волоса — и затем покрывается полимером, что увеличивает ее диаметр до 250 микрометров. От качества заготовки зависят все характеристики волокна, поэтому её проверка является критически важной. Измеряются такие параметры, как форма, диаметр, показатель преломления и распределение примесей по длине и сечению.
Ранее эти показатели проверялись отдельно с использованием различных устройств — лазеров, сканеров и датчиков. Этот подход занимал много времени, был затратным и часто требовал применения токсичных синтетических масел, которые пожароопасны и вредны для человека. Ученые из Перми предложили решение, интегрирую все измерения в одну процедуру и устраняющую опасные вещества.
Заготовка длиной от 10 сантиметров до 1,5 метра устанавливается горизонтально и движется по направляющей. Инфракрасный лазер освещает заготовку, вызывая люминесценцию примесей, например, эрбия, а фотодетектор регистрирует это свечение, фиксируя их распределение. Для анализа преломления используется белый светодиод: свет проходит через заготовку, образуя цветовые узоры, которые камера фиксирует и алгоритм сопоставляет с эталоном, обнаруживая дефекты. Точность таких измерений достигает 95%, что является особой значимостью.
«Избыточное количество эрбия — свет исчезает, недостаточность — уменьшает эффективность волокна», — пояснил Константин Латкин, один из разработчиков.
Этот новаторский метод не только быстрее, но и безопаснее: он работает по «сухой» технологии, исключая масла.
«Это снижает риски и упрощает процесс», — добавил Артем Туров.
Стенд уже проходит испытания в промышленности, а ученые намерены расширить функциональность для анализа других примесей и внедрить искусственный интеллект для полного построения профиля преломления. Это позволит сократить затраты на редкоземельные металлы и уменьшить время производства, делая оптические волокна более доступными и надежными.
Источник: iXBT
