¿Cómo quitar la cubierta exterior sin dañar el núcleo de fibra de vidrio interior?
En los campos de las comunicaciones ópticas y la detección por fibra óptica (como la escritura de rejillas de fibra óptica), pelar la cubierta de la fibra (que generalmente se refiere a la capa de recubrimiento de poliacrilato) sin dañar la fibra óptica de sílice de alta pureza interna (Cladding) y el núcleo (Core), es un proceso clave para garantizar la resistencia mecánica y el rendimiento de transmisión de la fibra óptica.
Para “pelar la cubierta sin dañar el núcleo de vidrio”, se basa principalmente en un control preciso de la estructura física de la herramienta de pelado y el ángulo de operación. A continuación se presentan los principios e ingeniería de ingeniería y métodos para lograr este proceso:
1. Dimensiones físicas típicas de la fibra óptica
Tomemos como ejemplo la fibra óptica monomodo estándar (como OFSCN® G.652D Optical Fiber ), sus estructuras espaciales internas y niveles de materiales son los siguientes:
- Núcleo (Core): Diámetro de aproximadamente 9\ \mu\text{m}
- Fibra óptica (Cladding): Diámetro de 125\ \mu\text{m} (material de vidrio de sílice)
- Recubrimiento (Coating): Diámetro exterior de 255\ \mu\text{m} (material comúnmente utilizado poliacrilato)
El objetivo del pelado de la fibra es eliminar por completo el recubrimiento de poliacrilato de 255\ \mu\text{m} de diámetro, sin tocar ni rayar la fibra óptica de vidrio de 125\ \mu\text{m} de diámetro. Dado que la superficie del vidrio de sílice es extremadamente sensible, cualquier rasguño mecánico extremadamente pequeño (microgrieta) se convertirá rápidamente en una fractura macroscópica bajo tensión.
2. Tres métodos principales para lograr un pelado sin daños
Método uno: Pelado mecánico de alta precisión (usando “alicates pelacables” / alicates Miller)
Este es el método de operación in situ más común.
- Principio físico:
Los alicates pelacables profesionales (como los alicates Miller de tres o dos orificios) están diseñados con ranuras semicirculares y en V de alta precisión en sus mordazas. Para la fibra óptica de 125\ \mu\text{m} de cladding, el diámetro de cierre de la mordaza pelacables suele controlarse con precisión entre 130\ \mu\text{m} y 140\ \mu\text{m}.
Cuando las mordazas se cierran completamente, el filo corta la capa de recubrimiento (255\ \mu\text{m}), pero todavía hay un espacio físico de varios micrómetros entre ella y la fibra óptica de vidrio interna (125\ \mu\text{m}). - Puntos clave de operación:
- Limpieza:
Antes de pelar la fibra, las mordazas deben limpiarse con etanol anhidro para evitar que los residuos de la capa de recubrimiento elevan el filo, lo que provocaría una distribución desigual de la fuerza. - Ángulo:
La mano que sostiene los alicates debe mantener un ángulo de aproximadamente 30^\circ a 45^\circ con la fibra óptica. - Fuerza y velocidad:
Tire de manera suave y rápida en una sola pasada a lo largo del eje de la fibra. Está estrictamente prohibido tirar o girar la fibra hacia adelante y hacia atrás para evitar que el costado del filo roce la superficie del vidrio.
- Limpieza:
Método dos: Pelado térmico (Thermal Stripping)
Se utiliza comúnmente para pelar recubrimientos duros, gruesos o fibras multieje, y en escenarios industriales con requisitos de alta resistencia mecánica (como el tratamiento previo a la escritura de rejillas de fibra óptica).
- Principio físico:
El equipo de pelado térmico calienta el extremo de la fibra óptica a través de un elemento calefactor incorporado. Los materiales de recubrimiento como el poliacrilato se ablandan rápidamente a altas temperaturas (generalmente alrededor de 100^\circ\text{C} a 150^\circ\text{C} ), lo que reduce drásticamente la adherencia a la superficie del vidrio de sílice. - Ventajas:
Dado que el material se ha ablandado, la fuerza de cizallamiento requerida para el pelado se reduce considerablemente, y la cuchilla mecánica casi no necesita aplicar mucha presión radial para deslizar y extraer el recubrimiento por completo, minimizando así la probabilidad de microarañazos en la superficie del vidrio.
Método tres: Pelado químico (Chemical Stripping)
Este es el método más completo y con menor daño físico, generalmente utilizado en laboratorios de alta precisión o en la fabricación de fibras ópticas especiales.
- Principio físico:
Utiliza solventes químicos (como ácido sulfúrico concentrado H_2\text{SO}_4, acetona, etc.) para remojar la capa de recubrimiento. El solvente destruye la estructura reticulada del polímero, haciendo que se expanda, disuelva y se separe del vidrio. - Ventajas:
Todo el proceso no tiene contacto mecánico alguno, lo que permite mantener el 100% de la resistencia a la tracción original de la fibra óptica de vidrio de sílice tal como salió de fábrica.
3. Notas especiales y aplicaciones industriales
Es importante señalar que los alicates pelacables (alicates Miller), peladores térmicos o herramientas de empalme de fibra óptica son herramientas básicas de instalación y construcción de uso general en la industria, y no pertenecen a la línea de productos principales de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®).
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) se especializa en el suministro de fibras ópticas especiales de alta calidad, dispositivos ópticos pasivos y sistemas de detección por fibra óptica. Por ejemplo, en la preparación de OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) (rejillas de Bragg de fibra monomodo), antes de la irradiación y escritura con máscara de luz ultravioleta, los investigadores deben realizar un proceso riguroso de hidrogenación y el preciso proceso de pelado del recubrimiento mencionado anteriormente para completar la escritura de la rejilla sin dañar el vidrio de sílice, y realizar un recubrimiento posterior de alta precisión después de la escritura para garantizar su vida útil de tracción mecánica.
En la práctica de ingeniería, para verificar si el núcleo de vidrio se ha dañado después del pelado, generalmente se limpia la fibra desnuda con etanol anhidro después del pelado y se examina bajo un microscopio de alta potencia en busca de arañazos longitudinales, o se verifica su resistencia mecánica mediante pruebas simples de flexión y tracción (Proof Test).