¿Como se hace la Fibra Óptica?

Si alguna vez te preguntaste esto, NO TE ANGUSTIES MAS que para todo hay respuesta, en esta ocasión kunaytec te trae el proceso paso a paso; así que corre, sacar tu block y lapicero y no te pierdas ningún detalle:

Materiales primarios:

• Tubo de cuarzo puro
• Ácido Fluorhídrico(HF)
• Tetracloruro de Silicio(SiCl4) que reaccionan para obtener sílice o cuarzo(SiO2). 
• Gases de combustión: Oxígeno(O2), hidrógeno(H2) y gas propano(C3H8)
• Metales halogenados(GeCl4, BCl3, PCl3) para obtener sus respectivos óxidos:
• GeO2 y P2O5 para aumentar el indice de refracción del núcleo
• B2O3 y F para disminuir el indice de refracción del núcleo

Maquinaria:

• Torno giratorio
• Quemador
• Sensores, actuadores y software para el proceso de automatizacion de la halogenización
• Reflectómetros ópticos, cabrestantes, carretes, etc

Proceso: Queremos resaltar que este es el procedimiento estándar que nos llevara a comprender los detalles mas adelante:

• Hacer rotar sobre su eje la varilla del vidrio de cuarzo que previamente se sumerge en ácido fluorhídrico
• Calentar desde afuera con la llama del quemador con un moviento de vaivén
• Agregar por un extremo el vapor de los metales halogenados para que reaccionen con el calor y el oxigeno y  así alterar el indice de refracción. Cada capa se dopa agregando proporciones distintas de sustancias, las cuales son administradas por un software de automatización. 

Hasta este punto se ha conseguido la preforma, a continuación:

• Se separa la preforma cilíndrica del tuvo que tiene los residuos de la reacción química
• Se calienta la preforma hasta su punto de fusión, entonces se contraerá convirtiéndose en una varilla de vidrio firme, libre de burbujas, transparente y 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
• La punta de la preforma se calienta a aproximadamente 2000°C en un horno, esta se ablanda y una cuerda delgada cae ayudada por la gravedad.
• Cuando la fibra es arrastrada su diámetro es constantemente supervisado por un sensor que esta automatizado para controlar la velocidad de descenso
• Se adiciona una cubierta de plástico y finalmente se envuelve alrededor de una bobina

Ya se que tal vez esta volando, es por eso que Discovery nos ayudara a tener una mayor apreciación:


Bueno, a este nivel ya se tiene claro los principios básicos. Ahora procedemos a profundizar algunos aspectos:

Nos hemos percatado que durante la elaboracion existe 3 etapas: PREFORA, ESTIRADO Y PRUEBAS. Cada una tiene ciertas características:

PREFORMA: Existen 2 tecnicas que resaltan:

1. Métodos en fase líquida

Método de la varilla en tubo	Método de los crisoles
- Este fue uno de los primeros métodos usados y es el mas simple - Dentro de un tuvo de vidrio de índice pequeño se introduce una varilla de índice alto - Se aumenta la temperatura; y ambos vidrios son ablandados - Susceptible a las impurezas, lo que genera: 500-1000 dB/Km - Es utilizado en imagen e iluminación	- El núcleo y el recubrimiento son unidos en estado de fusión y luego se estira la fibra. - El vidrio fundido del núcleo se coloca en el crisol interno y el vidrio fundido del cladding se coloca en el crisol exterior. - Atenuación de 5 a los 20 dB/Km. A 850 nm - Se fabrican fibras de gran diámetro y longitud.

2. Técnicas de deposición de vapor

Deposición externa en fase de vapor (OVCD) - Lo desarrollo: Corning Glass Work - La deposición se hace por fuera de una vara de sílice conforme la antorcha se mueve lateralmente. - Cuando la deposición está completa, la varilla es alejada y el tubo resultante se colapsa térmicamente.	Deposición axial en fase de vapor (VAD) -Lo desarrolló: Nippon Telephone and Telegraph -El tubo gira de manera vertical sobre su eje y la preforma que va creciendo en sentido axial -Pueden utilizar varios quemadores simultáneamente - Se obtiene fibras de mayor diámetro, longitud y menor aporte energético - Requiere mayor connotación y sofisticación de equipos
Deposición modificada en fase de vapor (MCVD) - Lo desarrolló: Corning Glass y Laboratorios Bell Telephone - Las reacciones se producen al interior del tubo y no en la llama del quemador - Las capas que se depositan en su interior conforman el núcleo - Este método no requiere procesos especiales de secado, ya que no hay hidrógeno residual dentro del tuvo	Deposición de vapor activada por plasma (PCVD) -Lo desarrollo: Philips -Se obtiene plasma excitando un gas con microondas -El gas se descompone en sus cargas eléctricas(ionización) -Se funde los metales halogenados con el calor liberado al reunificarse las cargas del gas. -Se pueden producir más de 1000 capas delgadas, lo cual permite incrementar la exactitud del perfil de índices de refracción

ESTIRADO: Como se describió en el procedimiento esta etapa lleva un cuidado con las medición y velocidad de caida de la fibra. Debido a esta preocupación es que este proceso es automatizado:

En el gráfico observamos, lo descrito de manera esquematizada. Como podemos observar hay 2 hornos uno para controlar el diámetro de la fibra y otro donde se adiere el recubrimiento.

PRUEBAS Y MEDICIONES: En esta etapa se verifican todos los parámetros geométricos, ópticos y mecánicos:

• Prueba geométrica: Se miden los diametros encontrados, la circularidad y la concentricidad: nucleo, cladding y cubierta externa.
• Prueba óptica: Se utiliza un reflectometro óptico, el cual indicara cualquier anomalía a lo largo de la longitud de la fibra: la atenuación, el ancho de banda, la apertura numérica y la dispersión cromática.

• Prueba mecánica(tension de la fibra): Se cuelga una carga determinada a un extremo de la fibra y esta se enrrolla en una serie de cabrestantes

• Periódicamente se verifica: fuerza de tension vs temperatura, atenuacion vs temperatura, influencia de la temperatura y humeda en el envejecimiento.

Bueno luego de todos estos procesos, tendremos una fibra de muy buena calidad. Por otro lado esto como se habrán dado cuenta requiere cierta inversión, razón por la cual es momento de ahorrar o ver los mecanismos de alcanzar y formar sus propias empresas.

Referencias: 66 Fundamentals of Optical Fiber Transmission, Proceso de fabricación