A faísca que surge durante a fusão, qual é a sua temperatura? Ela pode derreter o vidro?
O “faiscamento” visto durante o processo de emenda por fusão de fibra óptica é fisicamente chamado de descarga de arco de alta tensão (Arc Discharge). Em resposta à sua pergunta, a explicação dos pontos de vista da física e da ciência dos materiais é a seguinte:
1. Qual a temperatura do arco de descarga?
A emendadora de fibra óptica gera um arco de plasma localizado através da quebra do ar entre um par de eletrodos de liga de tungstênio de alta tensão:
- Temperatura do plasma no centro do arco:
Geralmente pode atingir de 2000^\circ\text{C}\sim 3000^\circ\text{C}, ou até mais. - Temperatura da zona aquecida na face da fibra:
A emendadora controla com precisão a intensidade da corrente de descarga e a duração da descarga (geralmente de dezenas a centenas de milissegundos) para manter a temperatura instantânea localizada na face das duas fibras entre 1800^\circ\text{C}\sim 2000^\circ\text{C}.
2. Isso derrete o vidro?
Sim, o mecanismo central físico da emenda é justamente a necessidade de derreter instantaneamente o vidro de sílica.
- Propriedades Físicas do Material:
O principal componente da fibra óptica de sílica utilizada em comunicações é a sílica de alta pureza (\text{SiO}_2), com uma temperatura de transição vítrea de aproximadamente 1100^\circ\text{C}\sim 1200^\circ\text{C}, um ponto de amolecimento em torno de 1650^\circ\text{C}\sim 1700^\circ\text{C} e um ponto de fusão acima de 1710^\circ\text{C}. - Processo de Emenda:
- Pré-fusão (Cleaning Arc):
Antes da emenda principal, uma descarga de arco de baixa intensidade e curta duração é aplicada para queimar quaisquer impurezas residuais na face da fibra. - Fusão Principal (Main Arc):
A descarga de arco faz com que o vidro de sílica nas faces de contato das duas fibras atinja instantaneamente um estado de amolecimento/fusão (estado de fluxo viscoso). - Empurrão para Fusão (Push/Overlap):
Um micro motor de passo empurra com precisão as faces das duas fibras para dentro por uma microdistância. O vidro fundido se funde sob a ação combinada da tensão superficial (Surface Tension) e da força mecânica de empurrão. - Resfriamento e Formação:
Após a extinção do arco, a zona de emenda esfria rapidamente e solidifica, formando uma estrutura contínua e sem emendas do núcleo e da casca de vidro.
- Pré-fusão (Cleaning Arc):
3. Pontos de Controle de Engenharia
A emendadora controla rigorosamente a energia do arco:
- Se a temperatura for muito baixa / descarga insuficiente:
O vidro não derrete completamente, resultando em microbolhas, rachaduras ou emendas fracas com alta perda na junção. - Se a temperatura for muito alta / descarga excessiva:
O vidro vaporiza excessivamente ou se deforma, causando deformação da estrutura do núcleo (Core Deformation), o que também aumenta significativamente a perda de inserção adicional do sinal óptico.