Glascollege

Op 17 juni j.l. heeft dr. ir. Mathé van Stralen een gastcollege verzorgd voor het vak Elektromagnetische Golfverschijnselen. Dhr. Van Stralen werkt op de afdeling Research & Development van het bedrijf Plasma Optical Fibre B.V. Dit bedrijf produceert glasvezelkabels en is gevestigd in Eindhoven. Tot 1993 was dit bedrijf onderdeel van Philips. In dat jaar is het bedrijf overgenomen door Draka BV. POF heeft zo'n 200 werknemers, waarvan ongeveer de helft in vijfploegendienst werkt en de andere helft op kantoor (± 10 in R&D).
Het gastcollege begon met het vertonen van een video over het productieproces zoals dat bij POF wordt gehanteerd. Op een buis van silicium vindt opdamping plaats van verscheidene materialen, met behulp van plasmatechnologie in plaats van met conventionele verhitting. Gassen worden door de buis heen gevoerd terwijl ze daarin omgezet worden in plasma's. In totaal worden ongeveer 2000 lagen materiaal opgebracht, dit alles gecontroleerd door hard- en software van Philips. Naderhand wordt de gevulde buis tot 2000 °C verhit en vervolgens wordt deze tussenvorm getest. Daarna worden deze buizen zodanig verhit dat er door het uitzakken van glasdruppels uit de buis glasfibers ontstaan. De diameter van de zo ontstane vezel wordt meteen gemeten en teruggekoppeld naar de verhittingsactuator, die zonodig bijstuurt. Uit een gevulde silicabuis van een meter lengte kan ongeveer 100 kilometer glasvezel worden gemaakt. Nu wordt er een beschermende coating op de fiber opgebracht. Daarna wordt de fiber opgerold en worden de trekkracht, optische verzwakking, invloed van de temperatuur en eventueel nog klantspecifieke eigenschappen gemeten.
Vervolgens heeft dhr. Van Stralen nog enige onderdelen van het productieproces verder toegelicht. De PCVD-opdamper transporteert de benodigde elektromagnetische energie die met behulp van een magnetron is opgewekt via golfpijpen naar de resonator die om de silicabuis heen is geplaatst. Er zijn twee soorten golfpijpen die gebruikt kunnen worden: · Standaard: Type R26, werkt op 2.46 GHz, afmetingen 43 x 86 mm, TE10 modus, afsnijfrequentie 1,7 GHz
· Alternatief: Type R22, afmetingen 2,15" x 4,3", afsnijfrequentie 2,6 GHz
Naast golfpijpen bestaat het microgolfcircuit ook uit een circulator die de door de resonator gereflecteerde golven afbuigt naar de zijkant, alwaar een waterlast is geplaatst waarin de in de golven opgeslagen energie wordt omgezet in door watermoleculen opgenomen warmte. Het doel hiervan is om reflecties niet tot in de magnetron te laten terugkomen. Deze reflecties worden gemeten m.b.v. een reflectometer (POF gebruikt een Smith Chart op basis van admittanties voor de visuele verduidelijking van de reflectiecoëfficiënten). Daarnaast zitten er onder andere nog een tuner en een bidirectionele koppelaar en vermogensmeter in het microgolfsysteem.
Tot slot zijn de glasvezels, het uiteindelijke product van POF, besproken. Tot de algemene eigenschappen van glasvezels behoren de volgende punten: · weinig verlies
· grote bandbreedte
· weinig EMC-invloeden, cross-talk en leakage
· kleine afmetingen, goed buigzaam
· moeilijk af te tappen
Er zijn dus minder repeaters nodig dan bij communicatie via b.v. coaxkabels. Ook is er een hoge capaciteit haalbaar vanwege de grote bandbreedte. Er bestaan verschillende soorten glasvezelkabels. Zo is er de step-index multimode vezel, die veel dispersie toelaat vanwege een constante brekingsindex in de vezelkern. Daarnaast is er de graded index vezel, die een variabele brekingsindex in de kern heeft waardoor veel minder dispersie ontstaat. Tot slot is er de single mode glasvezel, die vanwege zijn zeer kleine kernomvang slechts een modus toelaat. De dispersie is dan ook (bijna) nul. Het nadeel van deze soort glasvezel is dat er een redelijk dure laser nodig is om het licht in de kabel te stralen. In het algemeen is de vezeldikte van een glasvezelkabel zo'n 200 mm, inclusief de gehele coating. De verzwakking rond 1310 nm is ongeveer 0,34 dB/km, terwijl deze voor 1550 nm zo'n 0,19 dB/km is. Door de aanwezigheid van OH-bindingen in het materiaal is er rond 1370 nm een piek in de verzwakking. Voor graded index glasvezels worden ook frequenties rond de 850 nm gebuikt vanwege de grote beschikbaarheid van lasers in dat frequentiegebied.