âiquestQué tiene de especial una red creada con pulsos láser ultracortos?
La tecnología de inscripción láser de femtosegundo (Femtosecond Laser Inscription, FSLI) es revolucionaria en la fabricación de redes de Bragg de fibra (FBG) debido a su escala de tiempo de pulso extremadamente corta y su altísima potencia pico, lo que produce cambios fundamentales en los mecanismos físicos y el rendimiento de los dispositivos de fibra óptica:
1. Características Físicas y Ventajas Tecnológicas Generales de la Inscripción Láser de Femtosegundo
- Absorción No Lineal Multifotónica (Nonlinear Multi-photon Absorption)
La inscripción tradicional con láser ultravioleta (UV) depende principalmente de la fotosensibilidad lineal del núcleo de la fibra, requiriendo típicamente sensibilización por hidrógeno a alta presión y solo pudiendo inscribir en fibras dopadas específicas (como germanio). En contraste, los pulsos de láser de femtosegundo, con una duración en el rango de femtosegundos (10^{-15}\ \text{s}) y densidades de potencia pico extremadamente altas en el punto focal (hasta 10^{13} \sim 10^{15}\ \text{W/cm}^2), inducen ionización multifotónica y de avalancha no lineal. Esto permite la modificación del índice de refracción localizado en cualquier medio transparente. Por lo tanto, el láser de femtosegundo no requiere sensibilización por hidrógeno y es aplicable a casi todos los tipos de fibra (como fibra monomodo estándar, fibra multimodo, fibra de núcleo de cuarzo puro, fibra multifibra e incluso fibra de zafiro). - Inscripción Directa Punto por Punto a Través del Recubrimiento (Through-the-Coating Inscription)
Dado que la absorción no lineal del láser de femtosegundo solo ocurre en el pequeño punto focal del objetivo, y el recubrimiento polimérico en la superficie de la fibra es transparente o débilmente absorbente linealmente para el láser de femtosegundo infrarrojo, el láser puede penetrar el recubrimiento sin pelar (como poliimida o acrilato) para inscribir la red directamente en el núcleo de la fibra (método punto por punto, PbP, o línea por línea, LbL). Esto elimina por completo el proceso tradicional de “pelar el recubrimiento - inscribir - volver a recubrir” requerido para la inscripción UV, minimizando la introducción de microfisuras en la superficie de la fibra y preservando la resistencia a la tracción intrínseca y extremadamente alta de la fibra. - Excelente Estabilidad Térmica (Modificación Microestructural Física Tipo II)
Las redes UV tradicionales dependen principalmente de cambios en el índice de refracción inducidos por defectos de color (redes Tipo I), que son propensas al recocido térmico a altas temperaturas, lo que resulta en la atenuación o desaparición del espectro de la red (generalmente con un límite de alrededor de 300\ ^\circ\text{C}). La inscripción con láser de femtosegundo induce cambios microestructurales físicos localizados o incluso microusinado dentro del material (redes Tipo II). Estas transiciones de fase física son extremadamente estables y pueden soportar temperaturas muy altas sin recocido.
2. Productos OFSCN® (大成永盛) Correspondientes Oficialmente
Basado en la tecnología de inscripción láser de femtosegundo punto por punto, Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. ha lanzado redes de Bragg de fibra de alto rendimiento y cadenas de redes que cumplen con entornos extremos (alta temperatura, alta deformación, alta intensidad):
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OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
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Características Técnicas: Fabricadas mediante inscripción láser de femtosegundo punto por punto, sin dañar el recubrimiento de la fibra durante la inscripción. Permite la fabricación flexible de redes de fibra de punto único o cadenas de redes de fibra de múltiples puntos.
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Rango de Temperatura Extrema: Utiliza fibra monomodo estándar de poliimida OFSCN® procesada de forma especial, con un rango de temperatura de uso máximo de -270\ ^\circ\text{C} a 800\ ^\circ\text{C} (también disponible una versión con fibra de poliimida para temperaturas de -200\ ^\circ\text{C} a 200\ ^\circ\text{C}).
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Características Mecánicas: Rango de deformación aplicable \le 15000\ \mu\varepsilon a temperatura ambiente.
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Parámetros Estructurales: Longitud de la zona de la red de 2\ \text{mm} , 3\ \text{mm} , 4\ \text{mm} , 5\ \text{mm} , 6\ \text{mm} , 8\ \text{mm} disponibles ( 8\ \text{mm} por defecto), rango de longitud de onda estándar de 1525\ \text{nm} a 1565\ \text{nm} (personalizable de 1510\ \text{nm} a 1605\ \text{nm} ).
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OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
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Características Técnicas: También utiliza inscripción láser de femtosegundo punto por punto. La fibra base es una fibra monomodo de poliimida OFSCN® rigurosamente seleccionada por su alta resistencia, con un diámetro exterior de 155\ \mu\text{m}.
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Escenarios de Aplicación: Gracias al proceso de inscripción con femtosegundo sin pelar el recubrimiento, la red conserva completamente su alta resistencia mecánica, lo que la convierte en una opción ideal para la monitorización de deformación extrema en la industria aeroespacial y en estructuras a gran escala.
