Sábado, abril 02 2011 20: 59

Fibra óptica

Valora este artículo
(0 votos)

Las fibras ópticas son hebras de vidrio delgadas como un cabello diseñadas para transmitir rayos de luz a lo largo de su eje. Diodos emisores de luz (LED) or diodos láser convertir señales eléctricas en señales ópticas que se transmiten a través de un núcleo cilíndrico interior del cable de fibra óptica. Las propiedades refractivas más bajas del revestimiento externo permiten que las señales de luz se propaguen por reflexión interna a lo largo del núcleo cilíndrico interno. Las fibras ópticas están diseñadas y fabricadas para propagarse como un solo haz de luz o como múltiples haces de luz transmitidos simultáneamente a lo largo del núcleo. (Ver figura 1.)

Figura 1. Fibras ópticas monomodo y multimodo

POT020F2

La fibra monomodo se utiliza principalmente para telefonía, aplicaciones de televisión por cable y redes troncales de campus. La fibra multimodo se usa comúnmente para comunicaciones de datos y redes en las instalaciones.

fabricación de fibra óptica

Se requieren materiales y procesos especiales para fabricar fibras ópticas que cumplan con los criterios básicos de diseño: (1) un núcleo con un índice de refracción alto y un revestimiento con un índice de refracción bajo, (2) una atenuación de señal baja o pérdida de potencia, y (3) una baja dispersión o ensanchamiento del haz de luz.

El vidrio de sílice de alta pureza con otros materiales de vidrio (es decir, vidrios de fluoruro de metales pesados, vidrios de calcogenuro) son los materiales principales que se utilizan actualmente para fabricar fibras ópticas. También se utilizan materiales policristalinos, materiales monocristalinos, guías de ondas huecas y materiales plásticos poliméricos. Las materias primas deben ser relativamente puras con concentraciones muy bajas de metales de transición y grupos formadores de hidroxilo (por debajo del nivel de partes por billón). Los métodos de procesamiento deben proteger el vidrio formado de las impurezas del entorno de fabricación.

Las fibras ópticas se fabrican utilizando una preparación en fase de vapor no convencional de una preforma de vidrio que luego se transforma en fibra. Los compuestos volátiles de sílice se convierten en SiO.2 por hidrólisis a la llama, deposición química de vapor (CVD) u oxidación a alta temperatura. Luego se agregan otros dopantes al vidrio para cambiar las propiedades del vidrio. Las variaciones en el proceso de deposición de vapor comienzan con el mismo material pero difieren en el método utilizado para convertir este material en sílice.

Uno de los siguientes métodos de deposición en fase de vapor se utiliza para fabricar fibras ópticas a base de sílice: (1) deposición química de vapor modificada (MCVD), (2) deposición química de vapor de plasma (PCVD), (3) deposición de vapor exterior (OVD), y (4) deposición axial en fase de vapor (VAD) (ver figura 2). Tetracloruro de silicio (SiCI4), tetracloruro de germanio (GeCI4) u otros haluros líquidos volátiles se convierten en gas cuando se calientan ligeramente debido a sus altas presiones de vapor. El haluro gaseoso se envía a una zona de reacción y se convierte en partículas de vidrio (consulte también el capítulo Microelectrónica y semiconductores.)

Figura 2. Diagrama de flujo de fabricación de fibra óptica

POT020F1

MCVD y PCVD en costes. Un tubo de sílice fundido de alta calidad está conectado a un torno de trabajo de vidrio equipado con una antorcha de hidrógeno/oxígeno que atraviesa su longitud. Un suministro de material de haluro está conectado a un extremo del tubo de vidrio y un depurador al extremo opuesto para eliminar el exceso de material de haluro. La superficie del tubo de vidrio se limpia primero mediante pulido al fuego a medida que el soplete atraviesa la longitud del tubo. Se agregan varios reactivos en el sistema de vapor según el producto que se fabrica. Se produce una reacción química cuando los haluros pasan a través de la sección del tubo que se está calentando. Los haluros se convierten en partículas de “hollín” de sílice que se depositan en la pared interior del tubo de vidrio aguas abajo del soplete. Las partículas depositadas se sinterizan en la capa de vidrio. El proceso PCVD es similar al MCVD excepto que los haluros son suministrados por un sistema burbujeador y se usan microondas en lugar de un soplete para convertir el material del haluro en vidrio.

DVO y VAD en costes. En la primera etapa del proceso de fabricación de la fibra, el core y revestimiento los vidrios se depositan en forma de vapor alrededor de una varilla objetivo giratoria para formar una preforma de "hollín". Primero se deposita el material del núcleo, seguido del revestimiento. Toda la preforma debe ser extremadamente pura, ya que tanto el núcleo como el revestimiento se depositan al vapor. La geometría de la fibra se determina durante la fase de colocación de la fabricación. Después de retirar la varilla objetivo, la preforma se coloca en un horno, donde se consolida en un vidrio transparente sólido y se cierra el orificio central. Se pasa gas a través de la preforma para eliminar la humedad residual que afecta negativamente a la atenuación de la fibra (pérdida de señal óptica a medida que la luz se transmite a lo largo del eje de la fibra). Luego, las preformas se lavan con ácido fluorhídrico para garantizar la pureza del vidrio y eliminar los contaminantes.

La preforma de vidrio consolidada se coloca en una torre de extracción para formar una hebra continua de fibra de vidrio. Primero, la preforma se carga en la parte superior de un horno de extracción. A continuación, se calienta la punta de la preforma y comienza a caer un trozo de vidrio fundido. A medida que esta pieza se dibuja (tira), pasa a través de un monitor de diámetro en línea para garantizar que la fibra cumpla con un diámetro especificado exacto (generalmente medido en micrones). El diámetro del revestimiento de la fibra debe cumplir con las especificaciones exactas para mantener baja la pérdida de señal en las conexiones. . El diámetro del revestimiento exterior se utiliza como guía para alinear los núcleos de fibra durante el uso final. Los núcleos deben alinearse para que la transferencia de luz se produzca de manera eficiente.

Se aplican polímeros de acrilato u otros recubrimientos y se curan con lámparas ultravioleta. Los recubrimientos están destinados a proteger la fibra óptica del medio ambiente durante el uso final. Las fibras ópticas se prueban para garantizar el cumplimiento de los estándares de fabricación en cuanto a resistencia, atenuación y geometría. Se enrollan longitudes específicas de fibra en carretes según las especificaciones del cliente.

Se encuentran varios peligros potenciales durante la fabricación de fibra óptica. Estos incluyen: (1) exposición al ácido fluorhídrico (al limpiar preformas de vidrio), (2) energía radiante y estrés por calor asociado con entornos de trabajo cerca de tornos y procesos de deposición de vapor, (3) contacto directo con superficies calientes o material fundido (preformas de vidrio ), (4) exposición a recubrimientos de polímeros de acrilato (sensibilizadores de la piel), (5) pinchazos y laceraciones en la piel durante el manejo de la fibra y (6) una variedad de peligros físicos descritos anteriormente.

 

Atrás

Leer 10012 veces Última modificación en sábado, 30 julio 2022 21: 38

" EXENCIÓN DE RESPONSABILIDAD: La OIT no se responsabiliza por el contenido presentado en este portal web que se presente en un idioma que no sea el inglés, que es el idioma utilizado para la producción inicial y la revisión por pares del contenido original. Ciertas estadísticas no se han actualizado desde la producción de la 4ª edición de la Enciclopedia (1998)."

Contenido

Referencias de vidrio, cerámica y materiales relacionados

Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI). 1988. Baldosa Cerámica. ANSI A 137.1-1988. Nueva York: ANSI.

Carniglia y SC Barna. 1992. Manual de Tecnología de Refractarios Industriales: Principios, Tipos, Propiedades y Aplicaciones. Park Ridge, Nueva Jersey: Publicaciones de Noyes.

Haber, RA y PA Smith. 1987. Panorama de la Cerámica Tradicional. New Brunswick, NJ: Programa de fundición de cerámica, Rutgers, Universidad Estatal de Nueva Jersey.

Persona, RRHH. 1983. Fabricación y propiedades de la tecnología del vidrio. Seúl: Cheong Moon Gak Publishing Company.

Tooley, FV (ed.). 1974. Manual de fabricación de vidrio. vols. yo y yo Nueva York: Books for Industry, Inc.