métodos de fabricación. dioxido de silicio y cuarzo o silice. nucleo dopado de boro y fluor....

Fibra ópticaMétodos de Fabricación

MATERIALES Dioxido de Silicio y Cuarzo o Silice. Nucleo dopado de Boro y Fluor. Revestimiento Germanio y Fosforo. Obtencion es en un proceso quimico;

◦ Obtener el dioxido de silicio.◦ Obtener el tetacloruro de silicio a partir del

cuarzo. (destilacion fraccionada).◦ Deposicion de tetacloruro de silicio.

MATERIALES CARACTERISTICAS:

◦ Delgadas, flexibles y largas.◦ Material debe ser transparente.◦ Compatibilidad fisica.◦ Abundante y barato.

TIPOS DE FIBRA FIBRA DE VIDRIO

◦ Fabricados y compuestos oxido de vidrio.◦ Mas popular silica o vidrio de silice.◦ Resitencia a altas temperaturas.

TIPOS DE FIBRA

Core Cladding SiO 2 B 2 O 3 -SiO 2 GeO 2 -SiO 2 SiO 2 P 2 O 5 -SiO 2 SiO 2

Core Cladding

SiO 2 B 2 O 3 -SiO 2

GeO 2 -SiO 2 SiO 2

P 2 O 5 -SiO 2 SiO 2

TIPOS DE FIBRA FIBRAS DE VIDRIO HALIDE

◦ Vidrio de fluoruro < perdidas. (0.2 a 0.8 microm).◦ Vidrio de metal pesado de fluoruro ZrF4.◦ Moderada resistencia a la cristalizacion.◦ Zirconio, bario, lantano, sodio y aluminio ZBLAN.◦ Indice refractivo bajo.◦ Dificiles de producir.◦ Fundidos mas fluidos atomos se mueven mas

rapido.

TIPOS DE FIBRA FIBRA DE VIDRIOS CHALCOGENIDE;

◦ Amplificadores opticos, Switches opticos.◦ Alta no linealidad◦ Arsenio, Germanio, Fosforo, Sulfuro, Selenio o

Telurio.◦ Elementos calcogenuros S, Se, Te/Ge, St Sb◦ Agregar componentes halides.◦ Transmiten mayor longitud de onda.

TIPOS DE FIBRA ACTIVE GLASS FIBERS;

◦ Numero atomico 57-71

FIBRA DE OPTICA DE PLASTICO;◦ Espacios cortos.◦ Aplicación Medicas, sensores.◦ Nucleo polysterene/cladding methy methacrylate.◦ Nucleo polysterene methacrylate /cladding methy.◦ Alta atenuacion, temperatura.

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA

PREFORMA

Es una ampliación a escala de las dimensiones geométricas.

Perfil del índice de refracción mediante el DOPADO del conductor de la fibra óptica.

Cilindro macizo de dióxido de silicio

FABRICACION DE LA PREFORMA

M.C.V.D. Deposición de Vapor Químico modificado

• Los cuatro procesos mas utilizados para fabricar la preforma son los siguientes:

• V.A.D.Deposición de Vapor axial

• P.C.V.D. Deposición de Vapor Químico Modificado reforzado con plasma

• O.V.D. Deposición de Vapor externo

M.C.V.D. DEPOSICIÓN DE VAPOR QUÍMICO MODIFICADO

Tubo de Cuarzo puro

Capas concéntricas depositadas internamente

Revestimiento

Procedimiento Industrial

QUEMADOR de

oxigeno e hidrogeno

Temperatura entre 1.400 C y

1.600 C

Sintetizado del núcleo de la fibra óptica

NUCLEO

El torno comienza a girar y el quemador se desplaza a lo largo del eje del tubo.

• Este paso del proceso recibe el nombre de Sintetizacion del núcleo de la Fibra Óptica.

• Dependerá el perfil deseado con índice de refracción prefijados para el núcleo de la fibra óptica.

• Por un extremo se introducen los aditivos de dopado que se van a necesitar mezclados con la cantidad exacta oxigeno.

• Depositándose en la cara interior del tubo de cuarzo en forma de capas concéntricas.

COLAPSADO DEL NÚCLEO DE LA FIBRA ÓPTICA

El tubo de cuarzo con el dióxido de silicio en su interior convenientemente dopado, se convierte en el cilindro macizo que constituye la preforma.

• Esta temperatura garantiza el reblandecimiento del Cuarzo con lo que tubo se colapsa y se convierte en el cilindro macizo que constituye la preforma.

• Esta operación se realiza mediante varias pasadas consecutivas del quemador a una temperatura entre 1.700 C y 1.800 C.

V.A.D. (Vapor Axial Deposition)

•Depósito de materiales

• Mayor dióxido de germanio en el núcleo que en la periferia

• Desprendimiento de la proforma (+ largas que en M.C.V.D.)

• Colapsado (1500 – 1700 ºC )

Cilindro auxiliar de vidrio

Desarrollado por Nippon Telephone And Telegraph (N.T.T), utilizado por compañías Japonesas

Ventajas frente al M.C.V.D.

- Proformas de mayor diámetro & longitud- Menor consumo energético- Se deposita tanto el núcleo como el revestimiento

Desventajas- Mayor sofisticación tecnológica

V.A.D. (Vapor Axial Deposition)

V.A.D.

Desarrollado por Corning Glass Works

Procedimiento:

- Varilla de substrato de cerámica- Se introducen cloruros vaporosos en la llama- Se aplican varias capas, del núcleo hacia el

revestimiento- La proforma se va desprendiendo de la varilla

O.V.D. (Outside Vapor Deposition)

Síntesis de la proforma:

* Secado de la proforma (Cloro gaseoso)* Colapsado de la proforma (Igual al anterior)

Ventajas:

- Se alcanza hasta 4,3 g/min --> 5 Km/h- Fibras con muy baja atenuación

O.V.D. (Outside Vapor Deposition)

O.V.D. (Outside Vapor Deposition)

Método desarrollado por Philips

Procedimiento:

- Consiste en la oxidación de cloruros de Silicio y Germanio

-> La materia pasa a un estado de plasma-> Deposición interior

Se obtienen proformas lisas sin estructura anular

P.C.V.D. (Plasma Chemical Vapor Deposition)

P.C.V.D. (Plasma Chemical Vapor Deposition)

Materiales con alta pureza (1 impureza en 109)

Materiales utilizados:

- SiO2 Na2CO3

- GeO2 K2CO3

- B2O2 CaCO3

- Al2O3 BaCO3

Método de fase líquida

ÓxidosCarbonat

os

Procedimiento:

- Obtener una mezcla homogénea y libre de burbujas

- Proceso de fundido (900 – 1300 ºC) en un recipiente de sílice

Problemas asociados-> Contaminación ambiental-> Incorporación de material del recipiente

Método de fase líquida

Procedimiento:

- Una vez enfriada la mezcla, tenemos los cilindros de núcleo.

- Asimismo se hacen cilindros huecos para la envoltura del núcleo.

Método de fase líquida

Método de fase líquida

ESTIRADO DE LA FIBRA• Consiste en someter

a la preforma en el interior de un horno tubular abierto a una temperatura de 2.000 C, que garantiza el reblandecimiento del cuarzo.

• Se fija el diámetro exterior de la fibra óptica.

• Para evitar las variaciones del diámetro de la fibra los factores decisivos son la constancia y uniformidad en la tensión de tracción que origina el estiramiento de la fibra.

• Puede ocasionar microfisuras en su superficie y la rotura de la fibra óptica.

La atmosfera del horno en la que se ha de evitar el que impurezas o partículas provenientes del exterior o del propio horno que puedan contaminar la superficie reblandecida de la fibra óptica.

• Durante el proceso de estirado también se aplica a la fibra óptica una capa primaria de material sintético de protección que preserva la superficie de las fibras mecánicamente.

• El paso siguiente consiste en el endurecimiento de la citada protección para la obtención de la capa definitiva de polímero elástico, que se realiza habitualmente por procesos térmicos.

• La fibra óptica así obtenida en enrollada en tambores.

El material utilizado es un Polímero que se aplica inicialmente mediante un Prepolimerizado viscoso

• Queda dispuesta para sus utilizaciones posteriores, habitualmente la confección de cables ópticos.

• El cual posibilita las elevadas velocidades de estirado de la fibra óptica, comprendidas entre 1m/sg y 3m/sg y que crea una capa uniforme, sobre la fibra óptica, totalmente libre de burbujas e impurezas.

PRUEBAS Y MEDICIONES• Se verifican todos los parámetros : mecánico,

óptico, y geométrico.

La comprobación medioambiental y mecánica también se realiza periódicamente para asegurar

que la fibra mantenga su integridad óptica y mecánica.

Estas pruebas incluyen:• La fuerza de tensión y operación en rangos de

temperatura,• Dependencia de la atenuación con la

temperatura, • Dependencia de la temperatura y humedad,• Su influencia por el envejecimiento.

Pruebas y mediciones Mecánicas:

Se prueba la fuerza de tensión de la fibra. Cada bobina de fibra es arrastrado y se enrolla y

sujeta a cargas para asegurar que la fibra muestre una fuerza de tensión mínima de 100,000 lb/pg2 .

• La fibra se da vueltas en carrete y se corta a longitudes especificas.

Pruebas y mediciones ópticas:

La fibra óptica también se prueba para evitar defectos puntuales con un reflectometro óptico.

El cual indicara cualquier anomalía a lo largo de la longitud de la fibra.

Una serie de parámetros ópticosdependen de la longitud de onda. Estosparámetros incluyen: la atenuación, y el

ancho de banda, La apertura numérica, ladispersión cromática.

Pruebas y mediciones Geométricas: las fibra multimodos y monomodos

son probados en sus parámetros geométricos, incluye pruebas del diámetro del cladding:

La no circularidad del cladding, Cubierta del diámetro exterior, La no circularidad del diámetro

exterior y diámetro del núcleo.