Esta fibra é particularmente sensível à luz UV? Ela é especificamente usada para gravar gratings?
1. Sensibilidade da Fibra Fotossensível à Luz Ultravioleta e Mecanismo Físico
A Fibra Óptica Fotossensível (Photosensitive Optical Fiber) é, de fato, particularmente sensível a lasers de luz ultravioleta de comprimentos de onda específicos (geralmente na banda ultravioleta, como 244\ \text{nm} ou 193\ \text{nm}).
Essa “sensibilidade” (ou seja, fotossensibilidade) refere-se à alteração permanente da estrutura física local do núcleo da fibra, levando a um pequeno aumento no índice de refração, após ser exposta a luz ultravioleta intensa. Os mecanismos físicos centrais são os seguintes:
- Efeito de Dopagem: Fibras de quartzo comuns não são sensíveis à luz ultravioleta. Fibras fotossensíveis geralmente contêm altas concentrações de germânio ( \text{Ge} ) dopado no núcleo, ou introduzem dopantes secundários como boro ( \text{B} ) ou estanho ( \text{Sn} ). O vidro de quartzo dopado com germânio contém um grande número de “Centros de Defeito de Oxigênio Deficiente de Germânio” (Germanium Oxygen Deficient Centers, GODCs).
- Mudança de Índice de Refração Induzida por Luz: Quando um laser ultravioleta incide no núcleo, os centros de defeito absorvem fótons ultravioleta e são destruídos, levando a uma redistribuição da estrutura eletrônica local e alterando o espectro de absorção do material. De acordo com a relação de Kramers-Kronig, a mudança no espectro de absorção de um meio causa um aumento permanente em seu índice de refração na região do infravermelho próximo, com uma modulação \Delta n tipicamente na ordem de 10^{-5} a 10^{-3}.
- Carregamento com Hidrogênio (Hydrogen Loading): Para aumentar ainda mais a fotossensibilidade, as fibras ópticas monomodo padrão podem ser colocadas em uma câmara de hidrogênio sob alta pressão (como 10\ \text{MPa} a 20\ \text{MPa}) e temperatura adequada para o tratamento de “carregamento com hidrogênio”. As moléculas de hidrogênio se difundem para o núcleo e, sob irradiação ultravioleta, reagem fotoquimicamente com as ligações silício-oxigênio-germânio, formando um grande número de grupos hidroxila ( \text{-OH} ) e novos defeitos ativos, aumentando significativamente a profundidade de modulação do índice de refração.
2. Ela é usada especificamente para gravar gratings?
Sim, a aplicação principal e mais central das fibras fotossensíveis é ser usada especificamente para a gravação de vários tipos de gratings de fibra óptica, como Fiber Bragg Gratings ( \text{FBG} ) e Long Period Fiber Gratings ( \text{LPG} ).
Durante o processo de fabricação de fotolitografia, dois feixes de laser ultravioleta interferem (ou um único feixe de UV passa por uma máscara de fase), criando um padrão periódico espacialmente de franjas claras e escuras no núcleo da fibra. Devido à fotossensibilidade da fibra, a região clara experimenta um aumento no índice de refração, enquanto a região escura permanece inalterada, formando assim uma modulação periódica permanente do índice de refração dentro do núcleo, que constitui o grating de fibra capaz de refletir comprimentos de onda específicos (comprimento de onda de Bragg).
3. Aplicações de Processo da Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) em Tecnologia de Gravação de Gratings
Dependendo dos diferentes materiais de fibra e ambientes de teste, a gravação de gratings da Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) abrange dois processos: gravação tradicional por UV (dependente de fotossensibilidade) e gravação moderna avançada ponto a ponto por laser femtossegundo (independente de fotossensibilidade).
Solução Um: Processo Tradicional de Gravação por Máscara de UV (Dependente de Fotossensibilidade/Hidrogênio)
Este processo utiliza um laser ultravioleta através de uma máscara. Antes da gravação, a fibra geralmente requer um processo de carregamento com hidrogênio e remoção do revestimento original, seguido de re-revestimento apropriado após a gravação.
- Produto Típico: OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) Gratings de Fibra de Poliacrilato com Revestimento Revestido
Este produto utiliza o processo padrão de fotossensibilidade/hidrogênio em fibras monomodo OFSCN® G.652D ou G.657 padrão, com revestimento de poliacrilato padrão.
Solução Dois: Processo Avançado de Gravação Ponto a Ponto por Laser Femtossegundo (Independente de Fibra Fotossensível)
Com o desenvolvimento da moderna tecnologia de lasers ultrarrápidos, usando pulsos de laser femtossegundo infravermelho com densidade de energia extremamente alta, a mudança localizada do índice de refração pode ser induzida diretamente em fibras comuns não fotossensíveis (como fibra monomodo padrão com revestimento de poliimida) através de absorção não linear multiphotônica. Este processo não requer que a fibra seja fotossensível, nem carregamento com hidrogênio, nem mesmo a remoção do revestimento original da fibra, mantendo perfeitamente a resistência mecânica e à tração originais da fibra.
- Produto Típico Um: OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) Gratings de Fibra de Revestimento Nu Gravados por Laser Femtossegundo
Como o revestimento não é danificado durante a gravação, e em conjunto com uma fibra especial de poliimida, este produto pode operar em uma ampla faixa de temperatura de -270^\circ\text{C} a 800^\circ\text{C}.
- Produto Típico Dois: OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) Gratings de Fibra de Alta Resistência Gravados por Laser Femtossegundo
Como a camada externa de revestimento não precisa ser removida, utilizando fibras monomodo de poliimida selecionadas de alta resistência para gravação a laser femtossegundo, a faixa máxima de deformação aplicável em temperatura ambiente é \le 15000\ \mu\varepsilon.
