Download fabricación de la fibra óptica

FABRICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA

INTRODUCCIÓN

BREVE HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

QUE ES LA FIBRA ÓPTICA

FABRICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA

CUIDADOS PARA LA FIBRA ÓPTICA

MÉTODOS PARA LA FABRICACIÓN

ESTANDARES DE LA FIBRA ÓPTICA

PORCENTAJE DE FASE DE LA FIBRA ÓPTICA
INTRODUCCIÓN:
Es el medio de transmisión más novedoso dentro de los guiados y su uso se esta
masificando en todo el mundo reemplazando el par trenzado y el cable coaxial en casi
todo los campos. En estos días lo podemos encontrar en la televisión por cable y la
telefonía.
En este medio los datos se transmiten mediante una haz confinado de naturaleza
óptica, de ahí su nombre, es mucho más caro y difícil de manejar pero sus ventajas
sobre los otros medios lo convierten muchas veces en una muy buena elección al
momento de observar rendimiento y calidad de transmisión. El primer intento de
utilizar la luz como soporte para una transmisión fue realizado por Alexander Graham
Bell, en el año 1880. Utilizó un haz de luz para llevar información, pero se evidenció
que la transmisión de las ondas de luz por la atmósfera de la tierra no es práctica
debido a que el vapor de agua, oxigeno y entonces la forma de transmitir usando una
línea de transmisión de alta confiabilidad que no partículas en el aire absorben y
atenúan las señales en las frecuencias de luz. Se ha buscado reciba perturbaciones
desde el exterior, una guía de fibra llamada Fibra óptica la cual transmite información
lumínica.
BREVE HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA:
Los primeros cables submarinos que sirvieron para la comunicación entre continentes
fueron los cables telegráficos, instalados en los tiempos de la guerra de Secesión. Les
han sucedido los cables coaxiales, para realizar conversaciones telefónicas. El primer
cable coaxial que unió los dos lados del Atlántico, tendido en 1955, correspondía a 48
líneas telefónicas. ¡Cuánto camino se ha recorrido desde entonces gracias a las fibras
ópticas! Un solo par de estos largos y delgados cabellos de vidrio, que vehiculan la
información en forma de impulsos de luz, transmite simultáneamente cerca de
500.000 comunicaciones telefónicas de un continente a otro, es decir a una distancia
de 6.000 a 10.000 km.
La idea de fabricar fibras de vidrio de sílice suficientemente puro para transportar la
luz a grandes distancias se ha ido abriendo camino desde finales de los años 60. El
fundamento: la luz enviada por el interior de la fibra se refleja en sus paredes, lo que
tiene como consecuencia guiar el haz luminoso a lo largo de la fibra, incluso cuando
ésta está curvada; sin embargo, no fue hasta mediados de los años setenta que se
publicaron los resultados del trabajo teórico. Estos indicaban que era posible confiar
un haz luminoso en una fibra transparente flexible y proveer así un análogo óptico de
la señalización por alambres electrónicamente.
El problema técnico que se había de resolver para el avance de la fibra óptica, residía
en las fibras mismas, que absorbían luz que dificultaba el proceso. para la
comunicación práctica, la fibra óptica debe transmitir señales luminosas detestables
por muchos kilómetros. El vidrio ordinario tiene un haz luminoso de pocos metros. Se
han desarrollado nuevos vidrios muy puros con transparencias mucho mayores que la
del vidrio ordinario.
La regla general durante mucho tiempo para las comunicaciones a larga distancia
fueron los enlaces de radio por satélite, que no cedieron el paso a los cables ópticos
hasta el final de los años ochenta. Pero, en la actualidad, la mayor parte de las
comunicaciones intercontinentales se realizan a través de cables ópticos submarinos
que, depositados en el fondo de los océanos, tejen una verdadera red alrededor del
planeta. De este modo, las fibras ópticas han sustituido completamente a los cables
coaxiales. Y, para el usuario, un signo tangible de esta mutación a las fibras ópticas en
las comunicaciones telefónicas intercontinentales fue la desaparición en 1988 del
tiempo muerto de 0,4 segundos, debido al enlace vía satélite. La fibra óptica puede
decirse que fue obtenida en 1951, con una atenuación de 1000 dB/Km. (al
incrementar la distancia 3 metros la potencia de luz disminuía ½), estas perdidas
restringía, las transmisiones ópticas a distancias cortas. En 1970, la compañía de
CORNING GLASS de Estados Unidos fabricó un prototipo de fibra óptica de baja
perdida, con 20 dB/Km. Luego se consiguieron fibras de 7 dB/Km. (1972), 2.5 dB/Km.
(1973), 0.47 dB/Km. (1976), 0.2 dB/Km. (1979). Por tanto a finales de los años 70 y a
principios de los 80, el avance tecnológico en la fabricación de cables ópticos y el
desarrollo de fuentes de luz y detectores, abrieron la puerta al desarrollo de sistemas
de comunicación de fibra óptica de alta calidad, alta capacidad y eficiencia. Este
desarrollo se vio apoyado por diodos emisores de luz LEDs, Fotodiodos y LASER
(amplificación de luz por emisión estimulada de radiación).
QUE ES LA FIBRA ÓPTICA:
Antes de explicar directamente que es la fibra óptica, es conveniente resaltar ciertos
aspectos básicos de óptica. La luz se mueve a la velocidad de la luz en el vacío, sin
embargo, cuando se propaga por cualquier otro medio, la velocidad es menor. Así,
cuando la luz pasa de propagarse por un cierto medio a propagarse por otro
determinado medio, su velocidad cambia, sufriendo además efectos de reflexión (la
luz rebota en el cambio de medio, como la luz reflejada en los cristales) y de refracción
(la luz, además de cambiar el modulo de su velocidad, cambia de dirección de
propagación, por eso vemos una cuchara como doblada cuando está en un vaso de
agua, la dirección de donde nos viene la luz en la parte que está al aire no es la misma
que la que está metida en el agua). Esto se ve de mejor forma en el dibujo que aparece
a nuestra derecha.
Dependiendo de la velocidad con que se propague la luz en un medio o material, se le
asigna un Índice de Refracción "n", un número deducido de dividir la velocidad de la
luz en el vacío entre la velocidad de la luz en dicho medio. Los efectos de reflexión y
refracción que se dan en la frontera entre dos medios dependen de sus Índices de
Refracción. La ley más importante que voy a utilizar en este artículo es la siguiente
para la refracción:
Esta fórmula nos dice que el índice de refracción del primer medio, por el seno del
ángulo con el que incide la luz en el segundo medio, es igual al índice del segundo
medio por el seno del ángulo con el que sale propagada la luz en el segundo medio. ¿Y
esto para que sirve?, lo único que nos interesa aquí de esta ley es que dados dos
medios con índices n y n', si el haz de luz incide con un ángulo mayor que un cierto
ángulo límite (que se determina con la anterior ecuación) el haz siempre se reflejara
en la superficie de separación entre ambos medios. De esta forma se puede guiar la luz
de forma controlada tal y como se ve en el dibujo de abajo (que representa de forma
esquemática como es la fibra óptica).
Como se ve en el dibujo, tenemos un material envolvente con índice n y un material
interior con índice n'. De forma que se consigue guiar la luz por el cable. La fibra
Óptica consiste por tanto, en un cable de este tipo en el que los materiales son mucho
más económicos que los convencionales de cobre en telefonía, de hecho son
materiales ópticos mucho más ligeros (fibra óptica, lo dice el nombre), y además los
cables son mucho más finos, de modo que pueden ir muchos más cables en el espacio
donde antes solo iba un cable de cobre.
a) Concepto de fibra Óptica:
Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales
naturales) o plástico (cristales artificiales), del espesor de un pelo (entre 10 y 300
micrones). Llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a través de
ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y
esquinas) sin interrupción. Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres
de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos (tales como
sistemas de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geográficas
(como los sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por compañías telefónicas).
El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna
total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie
externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja
sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga
distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz
debida a impurezas de la superficie de la, el núcleo de la fibra óptica está recubierto
por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se
producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.
b) Como funciona la Fibra Óptica:
En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de
transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se
le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal
luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un
tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión
consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la
señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de
entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer
tramo ), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor,
amplificador y señal de salida.
En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona
como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de
LED’S (diodos emisores de luz) y láser.
Los diodos emisores de luz y los diodos láser son fuentes adecuadas para la
transmisión mediante fibra óptica, debido a que su salida se puede controlar
rápidamente por medio de una corriente de polarización. Además su pequeño tamaño,
su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son
características atractivas.
c) Características Técnicas:
La fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital. Las ondas
electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz.
Básicamente, la fibra óptica está compuesta por una región cilíndrica, por la cual se
efectúa la propagación, denominada núcleo y de una zona externa al núcleo y coaxial
con él, totalmente necesaria para que se produzca el mecanismo de propagación, y
que se denomina envoltura o revestimiento.
La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica depende de
tres características fundamentales:
1) Del diseño geométrico de la fibra.
2) De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración. (diseño óptico)
3) De la anchura espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta
anchura, menor será la capacidad de transmisión de información de esa fibra.
Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. Un cable de 10
fibras tiene un diámetro aproximado de 8 o 10 mm. y proporciona la misma o más
información que un coaxial de 10 tubos.
El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos,
redundando en su facilidad de instalación.
El sílice tiene un amplio margen de funcionamiento en lo referente a temperatura,
pues funde a 600C. La F.O. presenta un funcionamiento uniforme desde -550 C a
+125C sin degradación de sus características.
d) Características Mecánicas:
La F.O. como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable formado por
agregación de varias de ellas, no tiene características adecuadas de tracción que
permitan su utilización directa.
Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la
intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.
La investigación sobre componentes opto electrónicos y fibras ópticas han traído
consigo un sensible aumento de la calidad de funcionamiento de los sistemas. Es
necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la
fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura
y micro curvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento.
Las micro curvaturas y tensiones se determinan por medio de los ensayos de:
Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el
porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen micro curvaturas.
Compresión: es el esfuerzo transversal.
Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la
existencia del forro impide que se sobrepase.
Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.
Limitaciones Térmicas: estas limitaciones difieren en alto grado según se trate de
fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.
Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las variaciones de
la atenuación con la temperatura. Tales diferencias se deben a diseños calculados a
veces para mejorar otras propiedades, como la resistencia mecánica, la calidad de
empalme, el coeficiente de relleno (número de fibras por mm2) o el costo de
producción.
FABRICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA.
Cada vez aumenta más la demanda de fibras ópticas para sistemas de comunicaciones
de media y larga distancia, por lo que los fabricantes tienden a desarrollar tecnologías
que favorezcan la fabricación de fibras de alta resistencia.
a) De que están hechas:
La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante
en comparación con el cobre. con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse
aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica. Los dos constituyentes esenciales de
las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. el núcleo es la parte más interna de
la fibra y es la que guía la luz.
Consiste en una o varias hebras delgadas de vidrio o de plástico con diámetro de 50 a
125 micras. el revestimiento es la parte que rodea y protege al núcleo.
El conjunto de núcleo y revestimiento está a su vez rodeado por un forro o funda de
plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el aplastamiento, los
roedores, y otros riesgos del entorno.
b) Proceso de fabricación:
La fabricación de una fibra óptica consiste básicamente en calentar arena, sílice y
otros compuestos químicos hasta que se fundan, para después remover hasta que se
mezclen. A continuación se forma una barra con esta mezcla y se comienza a estirar
para formar una varilla de fibra. El mencionado estiramiento se realiza con una
máquina que proporciona calor, de forma que la fibra de vidrio se conviertan en
plástico y pueda alcanzar pequeños diámetros. El calor necesario para que el vidrio
utilizado en fibras ópticas se reblandezca se sitúa entre los 800 y 1200 grados
centímetros. Los elementos químicos que son incorporados son el GeO2 y el P2O5,
estos dos ayudan a incrementar el índice de refracción del sílice que esta situado en el
núcleo. En cambio el B2O3 y F son utilizados para disminuir el índice de refracción del
sílice del revestimiento de las fibra.
La fabricación de fibras ópticas se realiza en tres pasos:
Creación de la preforma, o tubo cilíndrico de entre unos 60 120 cm. de largo y un
diámetro de entre 10 y 25mm. Creación de la fibra óptica propiamente dicha mediante
un procedimiento de estirado con la posterior aplicación de un revestimiento
primario. Pruebas y medidas.
1) Creación de la preforma
Para la generación de la preforma se utilizan distintos métodos que los podemos
englobar en los grupos siguientes:
Métodos en fase líquida
Los métodos en fase líquida sólo permiten la fabricación de fibras de salto de índice.

Método de la varilla en tubo (rod in tube)

Método de los crisoles
Técnicas de deposición de vapor
Los métodos en fase de vapor son los más empleados en la actualidad y los que
permiten una mayor versatilidad de fabricación, ya que con ellos pueden obtenerse
fibras de salto de índice y de índice gradual.

Deposición química modificada en fase de vapor (MCVD)

Deposición química en fase de vapor activada por plasma (PCVD)

Deposición externa en fase de vapor (OVCD)

Deposición axial en fase de vapor (VAD)
2) Procedimiento de estirado
Una vez que se dispone de la preforma, fabricada por medio de cualquiera de los
métodos reseñados anteriormente, puede proceder al segundo paso, que consiste en
la obtención de la fibra óptica propiamente dicha mediante un procedimiento de
estirado de la preforma y posterior aplicación de un revestimiento primario.
3) Pruebas y mediciones
Después del estirado la fibra pasa a la etapa de prueba y medidas en la cual se
verifican todos los parámetros ópticos y geométricos. Existen tres tipos de pruebas:
mecánico, óptico, y geométrico.
MÉTODOS PARA LA FABRICACIÓN
Uno de los métodos de fabricación de fibras es el denominado de doble crisol. El vidrio
del núcleo se colocará en uno de los crisoles, que tendrá un orificio en el fondo, y el
material de la cubierta se depositará en otro que contendrá al anterior.
La deposición de vapor químico (CVD) fue uno de los primeros métodos para
producir fibras de bajas pérdidas. Un segundo método para producir fibras es aquel
que implica la utilización de un doble crisol. El método CVD se utilizó por Corning
Glass para demostrar bajas pérdidas de propagación en las fibras cuando, en 1970, se
realizó la primera fibra con 20dB/Km. Una versión modificada del CVD (MCVD) se
utiliza actualmente en la que la deposición de vapor químico se realiza en el interior
de un tubo de silicio de alta capacidad.
Otro método es el CVD (Chemical Vapor Deposition), que consiste en introducir en un
quemador halogenuros con oxígeno y un gas combustible, de forma que los
halogenuros produzcan óxidos. Este flujo de partículas se pasa por un tubo de silicio
en rotación y se deposita en el interior del mismo formando un material poroso.
Posteriormente, mediante síntesis, se obtiene una capa de vidrio que se estira para
conformar la fibra óptica.
También existe el método CVDMCVD, mediante el cual se forman óxidos entre 1300 y
1600 grados. Los materiales gaseosos son introducidos en un tubo giratorio de sílice a
través del cual pasa una zona caliente en la que se producen reacciones químicas.
Terminamos con el proceso PCVD, que se diferencia de los anteriores en la formación
de óxidos estimulada por plasma no isotermo a baja presión. Estas tres últimas
técnicas se utilizan para fabricar fibras de índice gradual y fibras monomodo.
1. Método por fusión de vidrio o Método directo
a) Método de la varilla en tubo (rod in tube)
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. .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
ablandamiento
tener
temperaturas
de
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 solo se fabrican fibra ópticas multimodos de perfil
escalonado.
Estas fibras no son usadas en la transmisión de imagen e iluminación pero no son
utilizadas en telecomunicaciones.
b) Metodo de los dos crisoles (double crucible o compound melting)
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.
El vidrio fundido del cladding se coloca
en
el
crisol
exterior.
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.
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).
2. Fabricación de la preforma por técnica de deposición de vapor
La primera empresa que utilizo este método fue la empresa Corning en 1970,
logrando disminuir dramáticamente la atenuación.
La deposición se puede efectuar por diferente formas: Sobre la superficie externa de
una varilla de substrato en rotación (Método OVD, outside vapor deposition), sobre la
superficie frontal de una varilla de cuarzo (Método VAD, vapor axial deposition) o
sobre la superficie interior de un tubo de vidrio de cuarzo en rotación (Método IVD,
inside vapor deposition), este último método puede utilizar la energía para la
deposicion del vidrio ya sea desde afuera por medio de un quemador detonate de gas
(Método MCVD, modified chemical vapor deposition) o desde adentro con una llama
de plasma (Método PCVD, plasma activated chemical vapor deposition).
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.
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 requeridas por el perfil 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..
Al imprimirle un movimiento de vaivén en sentido longitudinal, se obtiene por capas
una preforma porosa de vidrio. A cada una de estas capas se le puede dopar en forma
diferente, agregando en determinada proporción distinta sustancias dopantes a la
sustancia básica del SiO2, lográndose reducir los perfiles graduales, continuamente de
la primera capa, el dopado con GeO2 con el cual se forma el núcleo hasta llegar al
recubrimiento con una deposición de SiO2 puro. Para un perfil escalonado, se
mantiene constante el dopado de cada capa.
Una vez obtenida la deposición de suficientes capas para el núcleo y el recubrimiento
de la fibra; se retira la preforma cilíndrica de la varilla de substrato.
En la etapa final la preforma se calienta hasta su punto de fusión, con temperaturas
entre 1400 y 1600 oC, la preforma se contraerá convirtiéndose en una varilla de vidrio
firme y libre de burbujas, transparente cuyo hueco interior se ha cerrado. Durante el
sintetizado de la preforma se lava esta con cloro gaseoso para quitar del vidrio todo
vestigio de agua cuya presencia provocaría una elevada atenuación.
Fig.- Los vapores químicos se
oxidan en una llama en un
proceso llamado hidrolisis.
La deposición se hace por
fuera de una vara de sílice
conforme
la
mueve
antorcha
se
lateralmente.
Cuando la deposición está
completa, la varilla es alejada
y
el
tubo
resultante
colapsa térmicamente.
se
c)Método
VAD
ó
Deposición
de
Vapor
axial
(AVD)
La deposición de las partículas provenientes de un quemador de gas oxídrico tiene
lugar sobre una cara frontal de una varilla rotante de vidrio de cuarzo.
La preforma porosa resultante se estira en sentido ascendente de tal forma que se
mantiene constante la distancia entre el quemador y la preforma que va creciendo
en sentido axial. Para fabricar el perfil de índices de refracción del núcleo y del
recubrimiento
se
pueden
utilizar
varios
quemadores
simultánemente.
Es posible producir diferentes perfiles de índices de refracción, segun la
construcción de los quemadores, su reparación y la temperatura durante la
deposición. La contracción de la preforma se produce con la ayuda de un
calefactor anular, a continuación de la deposición quedando la preforma
transparente. Para secar la preforma, es decir eliminar la humedad residual, se
hace circular cloro gaseoso en torno a la misma.
Fig. La deposición ocurre en el
extremo de un sílice en rotación
conforme
los
vapores
químicos
reaccionan para formar la sílica. El
nucleo
preformado
y
pueden
hacerse fibras muy largas con esta
técnica. Pueden fabricarse fibras del
índice escalón y fibras del índice
gradual de esta manera.
c) Deposición de Vapor Químico modificado (MCVD)
Este
método
se
realiza
en
dos
etapas.
Primero : se hace rotar un tubo de vidrio puro alrededor de su eje longitudinal en un
torno u otro dispositivo adecuado al tiempo que se calienta una estrecha zona del
mismo desde afuera por medio de un quemador de gas detonante que se desplaza a lo
largo del tubo.
Fig. En el método MCVD,ocurren un
aserie de reacciones químicas que
transforman una mezcla de gases en
una varilla solida de vidrio llamdo
Preforma.
A través del interior del tubo se hace pasar el oxígeno y los compúestos de
halogenuros gaseosos (SiCl4, GeCl4, PCl3) requeridos para el respectivo dopado. Por
este motivo los compuestos halogenos se descomponen en el interior del tubo y no en
la
llama
del
quemador,
como
ocurre
en
los
métodos
OVD
y
VAD.
Por esta causa se produce en la cara interior del tubo la deposición de numerosas y
delgadas capas en un proceso llamado vitrificación, que se pueden dopar según el
perfil de los índices de refracción requerido. El propio tubo constituye la sección
externa del vidrio del recubrimiento y las capas que se depositan en su interior
conforman la sección interna de la fibra es decir el núcleo.
Cada capa de vidrio se forma con la siguiente secuencia: a 16000 oC y dentro de la
zona de calentamiento se forman partículas finas que se depositan sobre la cara
interior del tubo. Al ser desplazado el quemador en la dirección del flujo, las partículas
se
funden
para
formar
una
delgada
y
transparente
capa
del
vidrio.
Una vez completada la deposición de las capas necesarias se pasa a la segunda etapa
del método MCVD que consiste en calentar el tubo por secciones longitudinales hasta
aproximadamente 2000 oC. De esta manera se produce el colapso del tubo para
formar la varilla.
Ya que los gases que reaccionan en el interior del tubo se mantienen libres de
hidrogeno, este método no requiere procesos especiales de secado, ya que el gas
utilizado para el calentamiento que en general contiene una proporción de hidrógeno,
solo actúa sobre el exterior del tubo, no teniendo influencia sobre el proceso ningún
otro factor ambiental.
Fig.-
Los
químicos
son
mezclados dentro de un tubo
de vidrio que está rodando en
un torno. Ellos reaccionan y
las
partículas
sumamente
finas de germanio o vidrio de
silicio
o
de
depositados
interna
fosforo
en
del
la
son
parte
tubo.
Un
quemador móvil que sigue al
tubo: Causa una reacción que
toma lugar y entonces enfoca
el material depositado. La
preforma es depositado capa
por capa que empezando
primero con la capa del
cladding y es seguido por la
capa del núcleo. Variando la
mezcla de los químicos se
cambia el índice refractivo
del
vidrio.
Cuando la deposición está
completa, el tubo se colapsa a
2000
C
dentro
de
una
preforma de sílice de alta
pureza con un núcleo de
composición
Preforma
diferente.
es
La
entonces
colocado en un horno para el
estirado.
d) Deposición de Vapor Químico Modificado reforzado con plasma (PMCVD)
En este método las preformas se produce con el mismo procedimiento que en el caso
del método MCVD. La diferencia radica en la técnica empleada para la reacción. Por
medio de la excitación de un gas con ayuda de microondas, se obtiene un plasma. El
gas que se ioniza, es decir se descompone en sus cargas eléctricas. Al reunificarse
éstas, se libera calor que se utiliza par fundir materiales de elevado punto de fusión.
Así en el proceso del plasma, se disocian los halogenos con ayuda de un plasma de
baja presión y luego,con oxigeno, se forman SiO2. Las partículas formadas en este
proceso se precipitan directamente a temperaturas del orden de los 1000 C, formando
una capa de vidrio. Dado que a la llama de plasma se le imprime un rápido
movimiento de vaiven a lo largo del tubo, se pueden producir más de 1000 capas
delgadas, lo cual permite incrementar la exactitud del perfil de índices de refracción
FIG. La Deposición de Vapor
Química
Modificada
con
reforzamiento de plasma es
similar en principio de MCVD. La
diferencia queda en el uso de un
plasma
en
lugar
de
una
antorcha.
El plasma es una región de gases
ionizados
eléctricamente
calentados. Proporciona calor
suficiente
reacción
para
aumentar
química
que
la
está
dentro del tubo y la velocidad de
deposición.
Esta técnica puede usarse para
fabricar fibras muy largas (50
km). Se usa para los dos tipos de
fibra de índice escalón e índice
gradual.
Estirado de la fibra
La punta de la preforma se calienta a
aproximadamente
2000°C
en
un
horno.
Cuando el vidrio se ablanda, una cuerda
delgada de vidrio ablandada cae ayudada por
la
gravedad
y
se
enfria
al
caer.
Cuando la fibra es arrastrado su diámetro es
constantemente
supervisado
Una cubierta de plástico se aplica entonces a
la fibra, antes de que toque cualquier
componente. La capa protege la fibra del
polvo y humedad. La fibra se envuelve al final
del proceso alrededor de una bobina.
Durante el proceso del estirado, el diámetro
de la fibra es controlado a 125 micras dentro
de una tolerancia de 1 micra. El valor real del
diámetro
es
comparado
con
los
125-
micrometros, y las desviaciones se corrigen
con cambios en la velocidad de arrastre. Si el
diámetro de la fibra aumenta, la velocidad del
estirándose aumenta; si el diámetro de fibra
empieza
a
disminuir,
la
velocidad
se
disminuye.
Una a dos-capa de protección se aplica
entonces a la fibra--una capa interna suave y
una capa exterior dura. Estas capas son
tratadas
por
lámparas
ultravioletas.
El
proceso de estirado es automatizado y no
requiere virtualmente de ningún operador
Pruebas y Mediciones
Luego del estirado la fibra pasa a la etapa de prueba y medidas en la cual se verifican
todos los parámetros ópticos y geométricos. Existen tres tipos de pruebas : mecánico,
óptico, y geométrico.
Primero: Se prueba la fuerza de tensión de la fibra. Cada bobina de fibra es arrastrado
y se enrolla a través de una serie de cabrestantes y sujeta a cargas para asegurar que
la fibra muestre una fuerza de tensión mínima de 100,000 lb. La fibra se devana en
carrete y se corta a longitudes específicas.
Segundo: 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 ópticos dependen de la longitud de onda. Estos parámetros
incluyen: la atenuación, y el ancho de banda, La apertura numérica, la dispersión
cromática.
Tercero: 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,
error de concentricidad del cladding y del núcleo, y diámetro del núcleo.
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, y su
influencia en el envejeciendo.
Características de la fabricación de fibra Multimodo
Características de la fabricación de fibra Monomodo
CUIDADOS PARA LA FIBRA ÓPTICA:
Aunque la fibra óptica es relativamente robusta y resistente, pueden surgir durante su
manipulación pequeñas fracturas que, además de perjudicar la transmisión,
disminuyen su resistencia mecánica, lo cual puede producir, en un futuro inmediato, la
rotura total de la fibra. Para proteger la fibra óptica durante la fabricaci8n se le aplica
a la cubierta un revestimiento adecuado.
La manipulación de las fibras ópticas a preparar y conectar se realiza aislando
eléctricamente a los Componentes Activos del entorno eléctrico (cargas estáticas,
campo EM, etc), operando exclusivamente sobre las fibras.
ESTANDARES DE LA FIBRA ÓPTICA
ESTANDAR ANSI/TIA/EIA-568-B.3
Publicado en el 2000, el estándar ANSI/TIA/EIA-568-B.3 indica los requerimientos
mínimos para componentes de fibra óptica utilizados en el cableado en ambientes de
edificio, tales como cables, conectores, hardware de conexión, patch cords e
instrumentos de prueba, y establece los tipos de fibra óptica reconocidos, los que
pueden ser fibra óptica multimodo de 62.5/125 &µm y 50/125 &µm, y monomodo. Se
especifica un ancho de banda de 160/500 MHz. Km para la fibra de 62.5/125 &µm y
de 500/500 MHz. Km para la fibra de 50/125 &µm, y atenuación de 3.5/1.5 dB/Km
para los largos de onda de 850/1300 nm en ambos casos respectivamente.
Conclusiones

La Fibra Óptica en la actualidad juega un papel importante dentro de la rama
de las telecomunicaciones debido que en ocasiones es más barata que un
sistema satelital e incluso que un sistema inalámbrico para determinado tipo
de información que se desea comunicar.

Las propiedades requeridas de la fibra óptica en una red óptica dependen de
donde están usándose las fibras.

La gran competitividad en las telecomunicaciones, trae consigo construir
nuevas redes ópticas a menor costo posible. Afortunadamente las fibras ópticas
son más sencillas de utilizar siempre y cuando se escoja la mejor fibra.
UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA
CARRERA
INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES
MATERIA: FIBRA ÓPTICA
DOCENTE: ING. FELIX PINTO M.
TITULO: FABRICACIÓN DE FIBRA ÓPTICA
INTEGRANTES:
HUAYCHO NAVIA PAMELA H.
OBLITAS GUERRA SUSAN S.
MORALES ALVAREZ BANIA I.
TERAN FLORES DANIELA R.
FECHA: 1 DE OCTUBRE DE 2009
GESTION II -2009