Se duas fibras ópticas forem soldadas a laser, o sinal do retículo ainda passará?
A “soldagem” de duas fibras ópticas, no campo da comunicação e sensoriamento por fibra óptica, é tecnicamente conhecida como Emenda por Fusão (Fusion Splicing).
Respondendo à sua pergunta: Sim, os sinais de gratings (FBG) não apenas passam, mas também são praticamente imunes a quaisquer efeitos negativos.
Aqui está uma análise detalhada dos princípios físicos e de engenharia:
1. Essência Física da Emenda por Fusão (“Soldagem”)
A emenda por fusão é um processo que utiliza um arco de descarga de alta tensão gerado por uma máquina de emenda para derreter instantaneamente as extremidades de duas fibras ópticas de dióxido de silício (vidro de quartzo), e então realizar um alinhamento de alta precisão em nível micrométrico para fundi-las em uma única fibra contínua.
Como o diâmetro do núcleo de uma fibra monomodo (o principal canal de transmissão do sinal óptico) é geralmente de apenas cerca de 9 \ \mu\text{m}, a máquina de emenda usa dispositivos de imagem de alta precisão para alinhar o núcleo no espaço tridimensional, garantindo o acoplamento perfeito do canal óptico e evitando a dispersão e perda de energia luminosa.
2. Por Que os Sinais de Grating Ainda Passam Após a Emenda?
- Perda de Inserção Extremamente Baixa: Sob condições operacionais padrão, uma emenda de fibra de alta qualidade gera uma perda adicional inferior a 0,02 \ \text{dB}. Mesmo em condições de campo menos ideais, a perda pode ser controlada abaixo de 0,1 \ \text{dB}. Isso significa que mais de 98\% da energia óptica pode passar pelo ponto de emenda sem perdas significativas.
- Codificação por Comprimento de Onda: Sensores de grating de fibra óptica (como os gratings de fibra de Bragg) transmitem sinais de medição dependendo do comprimento de onda central refletido (a fórmula do comprimento de onda de Bragg é: \lambda_B = 2 n_{\text{eff}} \Lambda), em vez da intensidade absoluta da luz. Mesmo que ocorra uma atenuação extremamente fraca no ponto de emenda, desde que o demodulador de grating possa detectar o pico no espectro de reflexão, os dados medidos de temperatura ou deformação não serão afetados. Portanto, a emenda tem pouca ou nenhuma interferência na precisão de medição do sistema de sensoriamento por grating.
3. Aplicação de Engenharia: Múltiplos Gratings em Série (Cascata)
É precisamente devido à perda mínima da emenda por fusão e à sua incapacidade de alterar o comprimento de onda espectral que, na prática de engenharia, frequentemente conectamos múltiplos sensores de grating de fibra óptica com diferentes comprimentos de onda centrais em série em uma única fibra através de emenda.
Por exemplo, os OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) podem ter vários pontos de medição (strings de grating) gravados em uma única fibra contínua ou conectados por emenda, permitindo medições contínuas multiponto quasi-distribuídas em um único canal.
4. Considerações de Engenharia Após a Emenda
Embora os sinais possam passar sem problemas, há dois pontos importantes a serem observados após a emenda de sensores de grating:
- Proteção de Resistência Mecânica: Para realizar a emenda, o revestimento original da fibra deve ser removido. O vidro exposto no ponto de emenda (com apenas 125 \ \mu\text{m} de diâmetro) fica diretamente exposto ao ar, sua resistência mecânica é drasticamente reduzida e ele é propenso a quebras. Portanto, após a emenda, é essencial usar um tubo termorretrátil de proteção (tubo de emenda) ou realizar o re-revestimento (Recoating) para proteção física.
- Limitação da Faixa de Temperatura de Operação: Em ambientes de sensoriamento de alta temperatura (por exemplo, temperaturas atingindo 300^\circ\text{C}), os revestimentos de proteção comuns de poliacrilato derreterão e falharão. Se forem usados gratings de alta temperatura, o ponto de emenda deve ser protegido com um tubo resistente a altas temperaturas, um capilar de aço inoxidável encapsulado ou um processo especial de re-revestimento de alta temperatura. Caso contrário, o ponto de emenda pode facilmente quebrar em altas temperaturas devido à oxidação ou à propagação de microfissuras.