«Слишком много эрбия — свет гаснет, слишком мало — волокно теряет эффективность». Российские ученые ускорили производство оптоволокна

31.03.2025 13:40:00 | iXBT.com

Ученые из Пермского физико-математического центра Уральского отделения РАН (ПФИЦ УрО РАН) и Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали автоматизированный стенд для контроля качества заготовок оптических волокон. Новая система позволяет одновременно измерять все ключевые параметры заготовок, ускоряя процесс на десятки процентов и повышая точность продукции, что уже заинтересовало промышленных партнеров.

Изображение сгенерировано Kandinsky

Оптические волокна — важный элемент современных технологий, таких как лазеры и системы связи. Их производство начинается с создания стеклянной заготовки, в которую добавляют редкоземельные металлы, например, эрбий, германий или алюминий, для улучшения светопропускания и люминесценции. Заготовку нагревают и вытягивают в тонкую нить диаметром 125 микрометров — примерно как человеческий волос — а затем покрывают полимером, доводя толщину до 250 микрометров. От качества заготовки зависят все свойства волокна, поэтому ее проверка — критический этап. Нужно измерить форму, диаметр, показатель преломления света и распределение примесей по длине и сечению.

Раньше эти параметры проверяли по отдельности на разных приборах — лазерах, сканерах и датчиках. Это занимало много времени, стоило дорого и часто требовало использования токсичных синтетических масел, которые легко воспламеняются и вредны для человека. Ученые из Перми предложили решение: их стенд объединяет все измерения в одну процедуру, исключая опасные вещества и ускоряя процесс. Заготовка длиной от 10 сантиметров до 1,5 метра закрепляется горизонтально и движется вдоль направляющей. Инфракрасный лазер освещает ее, вызывая свечение примесей, таких как эрбий, а фотодетектор фиксирует это свечение, показывая их распределение. Для анализа преломления света используется белый светодиод: свет проходит через заготовку, создавая цветные узоры, которые камера и алгоритм сравнивают с эталоном, выявляя дефекты. Точность измерений достигает 95%, что крайне важно.

«Слишком много эрбия — свет гаснет, слишком мало — волокно теряет эффективность», — пояснил Константин Латкин, один из авторов разработки.

Новый метод не только быстрее, но и безопаснее: он работает «сухим» способом, без масел. «Это снижает риски и упрощает процесс», — отметил Артем Туров.

Стенд уже тестируется в промышленности, а ученые планируют добавить функции анализа других примесей и использовать искусственный интеллект для построения полного профиля преломления. Это сокращает затраты на редкоземельные металлы и время производства, делая оптоволокно более доступным и надежным.

Подробнее