Bagaimana serat optik dihasilkan?

Serat optik diperbuat daripada kaca optik yang sangat tulen. Kita menganggap bahawa kaca pada tingkap adalah lutsinar, namun hakikatnya apabila ketebalannya ditingkatkan, semakin berkuranglah kelutsinarannya kerana peningkatan bendasing di dalam kaca tersebut. Walaubagaimanapun kaca dalam serat optik mengandungi jauh lebih sedikit bendasing berbanding kaca pada tingkap. Sebuah syarikat pernah menerangkan kualiti kaca serat optik seperti berikut, “ Jika kamu berada di atas permukaan sebuah lautan yang terdiri daripada pepejal kaca serat optik, kamu dapat melihat dasar lautan tersebut dengan jelas. ”

Terdapat tiga langkah utama dalam membuat serat optik:
1) Membuat silinder kaca asas (preform glass)
2) Membentuk serat daripada silinder kaca asas
3) Menguji serat yang terhasil (kawalan mutu)

Membuat silinder kaca asas.

Silinder kaca asas dihasilkan melalui proses pemendakan wasap kimia terubahsuai ( English- modified chemical vapour deposition- MCVD) di dalam sebatang tiub kaca (silikon sintetik atau kuarza) yang telah siap dibekalkan.





Dalam proses ini, :
a) oksigen dibekalkan kepada larutan silikon klorida, germanium klorida dan bahan-bahan kimia yang lain. Campuran yang betul akan menentukan ciri-ciri fizikal dan optik serat kaca yang akan dihasilkan ( indeks pembiasan, darjah pengembangan (English- coefficient of expansion), takat lebur, dan sebagainya).

b) Wasap gas yang mengandungi campuran silikon klorida, germanium klorida dan oksigen kemudian akan dialirkan ke bahagian dalam tiub silika sintetik atau tiub kuarza yang telah dilekatkan pada sebuah mesin pelarik khas (English- special lathe).

c) Semasa mesin pelarik dipusingkan, sebuah penunu digerakkan ke kiri dan ke kanan pada bahagian luar tiub tersebut. Haba yang tinggi daripada penunu menyebabkan silikon dan germanium dalam wasap bertindak balas dengan oksigen, lalu membentuk silikon dioksida dan germanium oksida. Haba yang berterusan dari penunu juga menyebabkan silikon dioksida dan germanium oksida termendak pada dinding dalam tiub tersebut dan melakur bersama-sama (English-fused together) untuk membentuk sebuah silinder kaca asas. Germanium oksida dan silikon dioksida yang termendak pada dinding dalam tiub tersebut akan bertambah ketebalannya seiring dengan perjalanan masa proses.

d) Mesin pelarik berpusing berterusan bagi menghasilkan salutan yang seragam. (salutan yang seragam bermaksud mendakan yang terhasil menyalut dengan seragam pada dinding dalam tiub kaca dan seterusnya membentuk silinder kaca asas yang sempurna)

e) Ketulenan kaca dikekalkan dengan menggunakan bahan binaan daripada plastik tahan hakisan dalam sistem penghantaran gas ( blok injap, paip, pembalut) dan dengan mengawal aliran dan kandungan dalam campuran gas dengan berhati-hati. Selepas silinder kaca asas tersebut disejukkan, ia diuji untuk kawalan mutu.

Menghasilkan serat/gentian daripada silinder kaca asas.






Selepas kaca diuji, ia dimuatkan ke dalam menara penghasilan serat.Kaca asas ini akan dilalukan ke dalam sebuah relau grafit (1900 hingga 2200 darjah Celsius. Ketika hujungnya mencair, bebola kaca cair terbentuk. Bebola kaca ini akan bergerak ke bawah hasil tindakan graviti. Semasa ia bergerak ke bawah, ia menarik gentian kaca asas, lalu menyejuk dan membentuk bebenang halus kaca di belakangnya (di atasnya). Bebenang kaca inilah serat optik yang dikehendaki. Setelah bebenang ini berjaya dibentuk, bebola kaca akan digunting daripadanya. Hujung benang kaca tersebut akan ditarik ke sebuah gelendongan (English-spool) oleh pengendali.

Sebelum sampai ke gelendongan kawalan kuasa motor, bebenang kaca tersebut dilalukan menerusi satu deretan cawan pembalut (bagi menyediakan salutan penampan) dan ketuhar rawatan cahaya ultraungu terlebih dahulu. Mekanisme motor pada gelendongan berputar secara perlahan-lahan, menarik serat daripada kaca asas panas dan melilitnya pada gelendongan. Mikrometer laser digunakan bagi mengukur diameter serat dan menghantar maklumat tersebut ke mekanisme motor yang mengawal putaran gelendongan. Serat ditarik daripada kaca dengan kelajuan 33 hingga 66 kaki sesaat.

Menguji serat optik

Serat yang sudah selesai akan diuji bagi memastikan:
a) Kekuatan tensil
b) Indeks pembiasan
c) Geometri serat
d) Pelemahan cahaya.
e) Muatan pembawaan maklumat
f) Serakan juzuk warna cahaya
g) Suhu kendalian
h) Kesan suhu ke atas pelemahan cahaya
i) Kebolehan membawa cahaya di bawah air

Selesai melalui proses kawalan mutu, serat optik akan dijual kepada syarikat telefon, syarikat kabel, dan penyedia jaringan. Kebanyakan syarikat menggantikan sistem lama berasaskan wayar kuprum dengan sistem berasaskan serat optik yang baru bagi meningkatkan kelajuan, muatan dan kejelasan isyarat.

Bagi memudahfahamkan lagi rencana yang telah saya tulis, maka saya letakkan sebuah video tentang bagaimana serat optik dihasilkan. Selamat menonton.



Sekian dahulu untuk kali ini. Akan bersambung mengenai bagaimana pantulan dalam penuh dilakukan dalam serat optik. InsyaAllah.