Fabricación de la Fibra óptica

Presentación del tema: "Fabricación de la Fibra óptica"— Transcripción de la presentación:

1 Fabricación de la Fibra óptica
Nombres: Víctor Hugo Quelali R. Sergio Tito Chaves Jonathan Mirk1o Pacheco M.  Materia Fibra Óptica Docente Félix Pinto Año 2015

2 Introducción

3 Proceso de tres-paso Fabricación del preformado de vidrio puro.
Estirado del preformado. Las pruebas y mediciones.

4 Materiales usados por la fibra
El material debe permitirnos fabricar fibras, delgadas, flexibles y largas. El material debe ser transparente a una longitud de onda particular para poder guiar la luz de manera eficiente. Compatibilidad física de los materiales que tengan pequeñas diferencias de índice refractivo para el núcleo y el cladding. Finalmente, debe de ser un material que sea abundante y barato.

5 Tipos de Fibra Dos de los materiales que cumplen con estos requisitos son el plástico y el vidrio:

6 Fibra de Vidrio La mayoría de los vidrios transparentes ópticos con el cual están fabricadas las fibras están compuestos por los óxidos de vidrio. El más popular es la sílica (SiO2). Para producir dos materiales diferentes y con pequeñas diferencias de índices de refracción entre el núcleo y la corteza, el flúor u otros óxidos son comúnmente agregados al silicio. Estos dopantes lo podemos clasificar en dos grupos básicos: Dopantes que incrementan el IOR Dopantes, que disminuyen el IOR.

7 Fibra de Vidrio Por ejemplo, el B2O3 (oxido de bromuro) y los dopantes de flúor que hacen decrecer el IOR, mientras que el GeO2 (Óxido germánico), P2O5 (Oxido de fosforo) incrementarán el IOR de un material tal como mostramos en la figura. Core Cladding SiO 2 B 2 O 3 -SiO 2 GeO 2 -SiO 2 P 2 O 5 -SiO 2

8 Fibras de vidrios Halide
El segundo tipo de vidrio usado es del tipo halide. Se ha encontrado que el vidrio de fluoruro tiene perdidas de transmisión extremadamente baja para longitudes de onda que van en el rango de 0.2 a 0.8 μm. El material en el que los investigadores se han concentrado es el vidrio de metal pesado de fluoruro, que usa ZrF4 (Fluoruro de Zirconio) como su mayor componente. La mezcla de zirconio, bario, lantano, sodio y aluminio, este tipo de vidrio (también conocido como ‘ZBLAN’) es cientos de veces más transparente que el vidrio de sílice, fue descubierto accidentalmente por POULAIN y LUCAS en la Universidad de Rennes en Francia. ZBLAN es el material que forma el núcleo de la fibra de vidrio para lograr en el vidrio un índice refractivo bajo, remplazando parcialmente el ZrF4 por el HaF4 se obtiene el cladding de ZHBLAN. Teóricamente, la mínima atenuación de este material está estimada en dB/Km.

9 Fibra de Vidrios Chalcogenide (Calcogenuros)
Las fibras de vidrios Chalcogenides, contienen Arsenio, Germanio, Fósforo, Sulfuro, Selenio o Telurio. Los vidrios chalcogenides están basados en los elementos calcogenuros con base S, Se y Te y la adición de otros elementos tales como el Ge, St y Sb que conducen a la formación de vidrios estables.

10 Fibra Óptica de Plástico
Las fibras de plásticos han sido usados tradicionalmente en espacios de distancias cortas (hasta 100 metros) y donde no se requiere resistencias físicas: Por ejemplo, pueden ser utilizados en aplicaciones médicas y para la fabricación de algunos sensores donde solo se requieren longitudes cortas de fibra. Los siguientes son algunos ejemplos de los componentes usados en las fibras de plástico: • Núcleo polysterene / cladding methyl methacrylate. • Núcleo polymethyl methacrylate /cladding copolymer

11 PROCESO DE FABRICACION
1. Método por fusión de vidrio o Método directo A. Metodo de la varilla en tubo (rod in tube) B Metodo de los dos crisoles (doublecrucible o compoundmelting) 2. Fabricación de la preforma por técnica de deposición de vapor A Método de Deposición de Vapor externo(OVD) B Método VAD ó Deposición de Vapor axial (AVD) C Deposición de Vapor Químico modificado (MCVD) D Deposición de Vapor Químico Modificado reforzado con plasma (PMCVD)

12 5.-Fibra Óptica de Plástico
Este fue uno de los primeros métodos usados, en este proceso y es uno de los mas simple, se introduce una varilla de vidrio de alto índice como núcleo en un tubo que hace de recubrimiento y esta formado por vidrio de con un bajo índice de refracción. Las dimensiones de la varilla y del tubo son tales que prácticamente no queda espacio entre una y otro. Una varilla de vidrio como núcleo se coloca dentro del tubo de vidrio del cladding. En el extremo de este ensamblado se aumenta la temperatura; y ambos vidrios son ablandados obteniendose una fibra por arrastre.

13 Metodo de la varilla en tubo (rod in tube)
La varilla y el tubo son normalmente de 1 m. de longitud. La varilla del nucleo tiene típicamente 30 mm de diámetro. El vidrio del nucleo y el vidrio del cladding deben tener temperaturas de ablandamiento similares. Este método es relativamente fácil: apenas se necesita comprar la varilla y el tubo. Sin embargo, uno debe tener mucho cuidado para no introducir impurezas entre el núcleo y el cladding . La desventaja de este método simple consiste en que después del estirado de la fibra quedan pequeñísimos deterioros e impurezas en la superficie de separación entre ambos vidrios, lo que ocasiona elevadas atenuaciones del orden de los 500 a 1000 dB/Km. , por este método

14 Metodo de los dos crisoles (doublecrucible o compoundmelting)
Este método se usa para evitar el inconveniente del metodo de la Varilla en tubo , los vidrios correspondiente al núcleo y al recubrimiento son unidos en estado de fusión y luego se estira la fibra de este material directamente al salir del estado de fusión y no se utiliza una preforma sólida. Fig. Crisol doble El vidrio fundido del núcleo se coloca en el crisol interno. Los dos vidrios se unen en la base exterior y la fibra se obtiene por arrastre. Pueden producirse Fibras de gran longitud Pueden obtenerse fibras de índice escalón y fibras de índice gradual con este método  Se le denomina método de los dos crisoles ya que los vidrios usados para el núcleo y el cladding se funden en crisoles separados.

15 Metodo de los dos crisoles (doublecrucible o compoundmelting)
Este método permite obtener fibras de perfil gradual por difusión o intercambio de iones entre los vidrios del núcleo y del recubrimiento , a esto se le denomina Método Selfoc. Ya que resulta difícil mantener una total limpieza de los crisoles las impurezas que llegan por este método se agregan al de los métales de transición ya existente e incrementan la atenuación que va de los 5 a los 20 dB/Km. A 850 nm. Este método es utilizado para la fabricación de fibras de gran diámetro ( mas de 200 um).

16 2. Fabricación de la preforma por técnica de deposición de vapor
La primera empresa que utilizo este método fué la empresa Corning en 1970, logrando disminuir dramáticamente la atenuación. A Método de Deposición de Vapor externo(OVD) B Método VAD ó Deposición de Vapor axial (AVD) C Deposición de Vapor Químico modificado (MCVD) D Deposición de Vapor Químico Modificado reforzado con plasma (PMCVD) En todos estos métodos la deposición se produce por la descomposición de compuestos volátiles de alta pureza en un llama de gas detonante. Los Químicos usados son el Oxígeno (O2) y el tetracloruro de Silicio (SiCl4) que reaccionan para obtener sílice (SiO2). El sílice puro se dopa con otros químicos tal como el óxido del boro (B2O3), el dióxido de germanio (GeO2) y el pentoxido de fósforo (P2O5) con el objeto de modificar el índice refractivo del vidrio.

17 A Método de Deposición de Vapor externo(OVD)
La fabricación de la preforma se efectua en dos etapas, en primer lugar se hace rotar con un dispositivo adecuado una varilla de substrato de vidrio de cuarzo AL2O3 o grafito en torno de su eje longitudinal, al tiempo que se calienta en una estrecha zona desde afuera con la llama de un quemador de gas detonante o gas propano. Junto con las sustancias dopantes reqeridas por el pérfil de índices de refracción como los metales halogenados (SiCl4, GeCl4, BCl3, PCl3) se le suministra oxígeno (O2) al quemador, en el cual estos compuestos se convierten en los correspondientes óxidos. Estos a su vez se depositan sobre la varilla rotante en forma de finas partículas

18 A Método de Deposición de Vapor externo(OVD)
Este método permite obtener fibras de perfil gradual por difusión o intercambio de iones entre los vidrios del núcleo y del recubrimiento , a esto se le denomina Método Selfoc. Ya que resulta difícil mantener una total limpieza de los crisoles las impurezas que llegan por este método se agregan al de los métales de transición ya existente e incrementan la atenuación que va de los 5 a los 20 dB/Km. A 850 nm. Este método es utilizado para la fabricación de fibras de gran diámetro ( mas de 200 um).

19 Método VAD o Deposición de Vapor axial (AVD)
Fig. La deposición ocurre en el extremo de un sílice en rotación conforme los vapores químicos reaccionan para formar la sílica. El núcleo preformado y pueden hacerse fibras muy largas con esta técnica. Pueden fabricarse fibras del índice escalón y fibras del índice gradual de esta manera. 

20 Deposición de Vapor Químico modificado (MCVD)
Fig. En el método MCVD, ocurren un aserie de reacciones químicas que transforman una mezcla de gases en una varilla solida de vidrio llamado Preforma.

21 Deposición de Vapor Químico Modificado Reforzado con Plasma (PMCVD)

22 Paso 02: Estirado de la Fibra y el Devanando en Carrete  Estirado de la Fibra

23 Paso 03: Pruebas y Mediciones
Primero: Se prueba la fuerza de tensión de la fibra.

24 Segundo: La fibra óptica también se prueba para evitar defectos puntuales con un reflectometro óptico. OTDR ODF

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27 Tercero: las fibra multimodos y monomodos son probados en sus parámetros geométricos.