光纤，小小的玻璃丝，在今天彻底改变了人类的生活。毫不夸张的讲，光纤通信是人类史上一次超越时间和空间的奇迹，从蒸汽机的发明，到轮船、火车，人类从来没有如此拉近过时空距离。光纤已成为地球的血管，密密麻麻的分布于世界，为我们编织出丰富精彩的信息生活。正是光纤，成就了我们今天远在千里、近在咫尺的现代化生活。

透过科学的眼睛看光纤，她的原料主要是四氯化硅等。光纤由纯度极高的光学玻璃制成。我们家里的玻璃窗是透明，通常玻璃越厚就越不透明，这是因为玻璃中有杂质。光纤使用的玻璃纯度极高，即使有几公里厚，人们也能透过这个玻璃看清物体。但是我们并看不到这根玻璃（纤芯），因为她的外面实际是有几个保护层（包层）。纤芯和包层是不可分离的，纤芯与包层合起来组成裸光纤

在开始之前，我们先来回味一下光纤的历史。

19世纪初，人类发现光可以利用全内反射原理在水和玻璃等介质内传播后，有人开始意识到，如果我们能拉出超细的玻璃丝，实现光导长距离传输，必将应用无限。

但是科学家们尝试了无数办法，怎么也拉不出又长又细、均匀而坚韧的玻璃纤维。

一位叫C.V.Boys的物理学家出现了。


（C.V. Boys 图片来源 wikipedia）

C.V. Boys首先将玻璃放入一个极小的容器里，加热融化再气吹。失败！

接下来，他造了一把枪。与一般的枪不同，这把枪火力更集中，希求通过瞬间的爆发力拉出玻璃纤维丝。失败！

那就造一支火箭筒。他认为火箭筒的速度更快，一定可以拉出均匀的玻璃丝。失败！

C.V.Boys看着他的火箭筒，表情沮丧，怎么办呢？

终于，他想出了一个高度科学的解决方案——弩。

C.V.Boys专门设计了一把用于拉光纤的弩…

1887年的某一天，C.V.Boys将一根加热的玻璃棒放在弩上，当玻璃棒熔化，扣动扳机，在实验室里拉出了一道长长的玻璃纤维。

C.V.Boys终于拉出了世界上第一根光纤，足足有9英尺长。

100多年过去了，今天的光纤是怎么制造出来的呢？

光纤的制作过程主要分为：预制棒制备、光纤拉丝和测试三个过程。光纤的生产过程决定了光纤的机械强度、传输特性和使用寿命。

预制棒制备

预制棒生产主要有MCVD、OVD、VAD和PCVD等工艺，本文只介绍MCVD工艺。

MCVD（modified chemical vapor deposition）工艺由贝尔实验室于1974年开发。它将由SiCl4（氯化硅）、GeCl4（氯化锗）和其它化学物质组成的气态混合物导入到石英玻璃管（包层）中，并在石英管外旋转加热，硅和锗氧化反应，形成SiO2（二氧化硅）和GeO2（二氧化锗），并驻留在石英管内构成光纤的主要部分。

针对光纤的折射率、膨胀系数和熔点等，可通过气态混合物的成分浓度来控制。

当预制棒冷却后，要进行质量（折射率）测试。


光纤拉丝

将预制棒放入光纤拉丝塔，进行拉丝。预制棒经拉丝，被拉成125μm粗细的光纤，并涂上二层树脂以保护光纤的强度。


（光纤拉丝塔）

光纤拉丝塔内有一个石墨炉，可产生17000-2000度的高温，使预制棒软化，再由拉丝轮卷绕而拉成细长的光纤。拉丝塔有一个信息反馈系统，用来反馈炉温和绕速等，以通过激光测微计来精确控制光纤直径。


（光纤拉丝塔结构）

为增强光纤强度，在拉丝过程中还要及时为光纤涂上一层很薄的树脂，并及时烘干避免相互粘附。


测试

拉丝完成后，还需要对成品光纤进行测试，内容主要包括：抗拉强度、折射率、光纤结构、衰减、信息承载能力（带宽）、色散、工作温度和湿度范围等。


光纤就是这样制造出来的。