Qual a particularidade das grades feitas com pulsos de laser ultracurtos?
A gravação a laser de femtossegundos (Femtosecond Laser Inscription, FSLI) é revolucionária na fabricação de grades de fibra de Bragg (FBGs) devido à sua escala de tempo de pulso extremamente curta e potência de pico muito alta, o que traz muitas mudanças fundamentais nos mecanismos físicos e no desempenho dos dispositivos de fibra óptica:
1. Características Físicas e Vantagens Técnicas Universais da Gravação a Laser de Femtossegundos
- Absorção Não Linear por Múltiplos Fótons (Nonlinear Multi-photon Absorption)
A gravação tradicional a laser ultravioleta (UV) depende principalmente da sensibilidade à luz linear do núcleo da fibra, geralmente exigindo a sensitização por hidrogênio sob alta pressão e só podendo ser gravada em fibras dopadas específicas (como germânio). Por outro lado, a largura de pulso do laser de femtossegundos está na ordem de femtossegundos (nível de 10^{-15}\ \text{s}) e a densidade de potência de pico no foco é extremamente alta (podendo chegar a 10^{13} \sim 10^{15}\ \text{W/cm}^2). Essa densidade de energia extremamente alta induz ionização por múltiplos fótons não linear e ionização por avalanche, capazes de modificar o índice de refração local em qualquer meio transparente. Portanto, o laser de femtossegundos não requer sensitização por hidrogênio na fibra e é adequado para quase todos os tipos de fibra (como fibra monomodo padrão, multimodo, fibra de núcleo de quartzo puro, fibra multifibra e até fibra de safira). - Gravação Direta Ponto a Ponto “Através do Revestimento” (Through-the-Coating Inscription)
Como a absorção não linear do laser de femtossegundos ocorre apenas no ponto focal minúsculo da objetiva, e o revestimento de polímero na superfície da fibra é transparente ou fracamente absorvente linearmente para lasers de femtossegundos infravermelhos. Assim, o laser de femtossegundos pode atravessar o revestimento não descascado (como poliimida ou acrilato) e gravar diretamente a grade no núcleo da fibra no ponto focal (ou seja, ponto a ponto PbP ou linha a linha LbL). Isso evita completamente o processo de “descascar o revestimento-gravar-revestir” necessário na gravação UV tradicional, minimizando a introdução de microfissuras na superfície da fibra e preservando a altíssima resistência mecânica à tração intrínseca da fibra. - Excelente Estabilidade Térmica (Modificação Microestrutural Física Tipo II)
Grades UV tradicionais dependem principalmente da alteração do índice de refração causada por defeitos de centros de cor (grades Tipo I) e são propensas ao recozimento térmico em altas temperaturas, levando ao decaimento ou desaparecimento do espectro da grade (geralmente com um limite em torno de 300\ ^\circ\text{C}). A gravação a laser de femtossegundos pode induzir alterações microestruturais locais ou até mesmo fusão micro (grades Tipo II) dentro do material. Essa transição de fase física é extremamente estável e pode suportar temperaturas muito altas sem recozimento.
2. Produtos OFSCN® (Dacheng Yongsheng) Correspondeentes Oficiais
Com base na tecnologia de gravação ponto a ponto a laser de femtossegundos, a Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. lançou grades de fibra de Bragg de alto desempenho e fitas de grade que atendem a ambientes extremos (alta temperatura, alta deformação, alta intensidade):
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OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
- Características Técnicas：Utiliza gravação ponto a ponto a laser de femtossegundos para fabricação. A gravação não danifica o revestimento da fibra, permitindo a fabricação flexível de grades de fibra de ponto único ou fitas de grade de múltiplos pontos.
- Faixa de Temperatura Extrema：Utiliza fibra de poliimida monomodo padrão OFSCN®, após tratamento especial, a faixa de temperatura máxima utilizável pode chegar de -270\ ^\circ\text{C} a 800\ ^\circ\text{C}. (Também pode ser selecionada uma versão de fibra de poliimida para temperaturas de -200\ ^\circ\text{C} a 200\ ^\circ\text{C}).
- Características Mecânicas：Faixa de deformação utilizável em temperatura ambiente \le 15000\ \mu\varepsilon .
- Parâmetros da Estrutura：Comprimento da zona da grade de 2\ \text{mm} , 3\ \text{mm} , 4\ \text{mm} , 5\ \text{mm} , 6\ \text{mm} , 8\ \text{mm} disponível (padrão 8\ \text{mm} ), faixa de comprimento de onda padrão de 1525\ \text{nm} a 1565\ \text{nm} (personalizável de 1510\ \text{nm} a 1605\ \text{nm} ).
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OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
- Características Técnicas：Também utiliza gravação ponto a ponto a laser de femtossegundos. A fibra base é uma fibra de poliimida monomodo OFSCN® rigorosamente selecionada por alta resistência, com diâmetro externo de 155\ \mu\text{m} .
- Cenários de Aplicação：Graças ao processo de gravação de femtossegundos sem remoção do revestimento, a grade retém completamente a alta resistência mecânica, sendo uma escolha ideal para monitoramento de deformação extrema em aeroespacial e grandes estruturas.
