A fibra que transmite energia a laser e a fibra que transmite sinal são feitas do mesmo material de vidro?
Fibras para transmitir energia de laser e fibras para transmitir sinais são feitas principalmente do mesmo material base, vidro de quartzo de sílica de alta pureza (ou seja, SiO_2). No entanto, existem diferenças de engenharia muito significativas em termos de material de dopagem do núcleo, design da estrutura do diâmetro do núcleo e requisitos de desempenho físico-químico.
Abaixo, analisamos as principais diferenças sob as perspectivas da física de materiais e da engenharia óptica:
1. Diferenças no Material de Dopagem do Núcleo (Núcleo de Sílica Pura vs. Núcleo Dopado com Germânio)
- Fibra para Transmissão de Sinal (como a Fibra Monomodo Padrão G.652D):
- Núcleo (Core): Geralmente requer dopagem com dióxido de germânio (GeO_2) para aumentar o índice de refração do núcleo, criando assim uma diferença de índice de refração com o revestimento de sílica pura para guiar a transmissão do sinal óptico.
- Revestimento (Cladding): Geralmente é vidro de sílica pura.
- Fibra para Transmissão de Energia de Laser (geralmente fibra de grande diâmetro de núcleo):
- Núcleo (Core): Para suportar densidades de potência de laser extremamente altas, o núcleo da fibra de energia geralmente usa um núcleo de sílica pura (Pure Silica Core). Isso ocorre porque o núcleo dopado com germânio é mais propenso a gerar centros de cor e efeitos não lineares sob alta densidade de potência de laser, e pode até induzir o efeito de “fusível de fibra” (Fiber Fuse, ou seja, fusão e destruição ao longo da fibra) em defeitos de extremidade ou microcurvaturas.
- Revestimento (Cladding): Como o núcleo já é de sílica pura, para criar a diferença de índice de refração necessária para reflexão total, o revestimento geralmente precisa ser dopado com materiais que diminuem o índice de refração, como flúor ( F ) ou boro ( B ).
2. Diferença na Seleção do Teor de Hidroxila (-OH)
O material de vidro da fibra de energia também é estritamente diferenciado com base no teor de hidroxila (Hydroxyl), dependendo do comprimento de onda do laser transmitido:
- Fibra de Alto Teor de OH (High-OH): Adequada para transmitir nas faixas de luz ultravioleta e visível (por exemplo, de 200\ \text{nm} a 800\ \text{nm}). Um alto teor de hidroxila pode reparar efetivamente os defeitos gerados no vidro pela radiação ultravioleta, evitando que a fibra sofra “solarização” (Solarization), que leva a um aumento acentuado na atenuação.
- Fibra de Baixo Teor de OH (Low-OH): Adequada para transmitir lasers infravermelhos e de infravermelho próximo (por exemplo, a faixa de 1080\ \text{nm} comumente usada em lasers industriais de alta potência). Como o hidroxila tem picos de absorção muito fortes perto de 1383\ \text{nm} e 2200\ \text{nm}, o material de baixo teor de OH pode reduzir significativamente a perda de absorção de lasers infravermelhos nessas faixas, evitando que a fibra aqueça e queime devido à absorção de energia.
3. Diferença na Estrutura e Dimensões (Grande Diâmetro de Núcleo vs. Pequeno Diâmetro de Núcleo)
- Fibra de Sinal: Para garantir a transmissão monomodo e limitar a dispersão modal, o diâmetro do seu núcleo é extremamente pequeno. Por exemplo, o diâmetro do núcleo de uma fibra de sinal monomodo padrão é de apenas cerca de 9\ \mu\text{m}.
- Fibra de Energia: Um dos principais objetivos é reduzir a densidade de potência óptica por unidade de área (\text{W/cm}^2) na seção transversal da fibra, evitando exceder o limite de dano do vidro. Portanto, a fibra de energia inevitavelmente adota uma estrutura de grande diâmetro de núcleo (Large-Core), com diâmetros de núcleo que geralmente variam de 105\ \mu\text{m}, 200\ \mu\text{m}, 400\ \mu\text{m} a até acima de 800\ \mu\text{m}.
Produtos de Fibra de Grande Diâmetro de Núcleo da Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®)
A Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. dedica-se a fornecer fibras ópticas especiais de alta qualidade. Para transmissão de laser de alta potência, análise espectral multicanal e condições de trabalho adversas, lançamos a profissional OFSCN® Polyimide Large-Core Optical Fiber (Fibra Óptica de Grande Diâmetro de Núcleo de Poliimida com Resistência a Altas Temperaturas).
Principais Indicadores Técnicos:
- Faixa de Temperatura de Operação: -200^\circ\text{C} a 350^\circ\text{C} (ou -270^\circ\text{C} a 350^\circ\text{C}), utilizando revestimento de poliimida (Polyimide) resistente a altas temperaturas, expandindo significativamente os limites físicos para a transmissão de energia.
- Série de Diâmetros do Núcleo/Revestimento/Revestimento de Proteção:
- 105/125/155\ \mu\text{m}
- 200/220/245\ \mu\text{m}
- 300/330/360\ \mu\text{m}
- 400/440/470\ \mu\text{m}
- 600/660/700\ \mu\text{m}
- 800/880/910\ \mu\text{m}
- Comprimento de Onda Aplicável: 200\ \text{nm} a 2400\ \text{nm}, cobrindo um amplo espectro do ultravioleta profundo ao infravermelho próximo.
- Customização de Embalagem: Pode ser customizada com embalagem solta ou apertada, como tubo de aço sem costura, ETFE, PFA, etc., de acordo com os requisitos específicos do sistema de transmissão de energia.