El dorado o plateado de la fibra óptica es para la estética o para la detección.
El recubrimiento metálico en la fibra óptica (como el dorado, cobreado, aluminizado, etc.) no es en absoluto por estética, sino completamente por estrictas necesidades físicas, de ingeniería y de rendimiento del sensor.
La capa más externa de la fibra óptica común suele estar recubierta de materiales poliméricos (como acrilato o poliimida), pero en escenarios de detección industrial, aeroespacial y de pozos profundos extremos, estos materiales enfrentan cuellos de botella físicos. Reemplazar el recubrimiento polimérico con un recubrimiento metálico de alta pureza resuelve principalmente los siguientes puntos débiles físicos y de ingeniería clave:
1. Resistencia a temperaturas ultra altas/ultra bajas en un amplio rango (Extreme Temperature Resistance)
El límite superior de temperatura de funcionamiento del recubrimiento de acrilato común es típicamente de solo alrededor de 85\ ^\circ\text{C}, y por encima de esta temperatura se carboniza y descompone; incluso con recubrimientos de poliimida resistentes a altas temperaturas, el límite de temperatura a largo plazo es de alrededor de 300\ ^\circ\text{C}.
Los recubrimientos metálicos, por otro lado, tienen puntos de fusión extremadamente altos o bajos y una buena estabilidad física. Tomando como ejemplo la fibra óptica dorada, puede funcionar de manera estable a largo plazo en un rango de temperatura extremadamente amplio, desde criogénico hasta ultra alto ( -270\ ^\circ\text{C} a 700\ ^\circ\text{C} ), lo que la convierte en un material indispensable para aplicaciones en zonas de temperatura extrema como la aeroespacial, la metalurgia y la industria nuclear.
2. Sellado hermético perfecto y resistencia al daño por hidrógeno (Hermetic Sealing
& Hydrogen Resistance)
En entornos de alta presión y medios corrosivos como pozos de petróleo y gas, desarrollo geotérmico o aguas profundas, las moléculas de agua e hidrógeno son extremadamente pequeñas y pueden penetrar fácilmente a través de los recubrimientos poliméricos hacia el interior de la fibra óptica de vidrio de cuarzo (dióxido de silicio). Esto puede provocar la expansión de microfisuras en la superficie de la fibra de cuarzo (reduciendo la resistencia a la tracción) o generar una grave “degradación por hidrógeno” (Hydrogen Darkening), lo que provoca la atenuación de la señal óptica y la interrupción de la detección o la comunicación.
Los recubrimientos metálicos (especialmente oro y aluminio) proporcionan un recubrimiento hermético real, bloqueando completamente la penetración de agua, oxígeno e hidrógeno, y garantizando la resistencia mecánica a largo plazo y el rendimiento óptico de la fibra en entornos de alta temperatura, alta presión y alto contenido de hidrógeno.
3. Eficiencia de transmisión de deformación superior (High Strain-Transfer Efficiency)
Cuando se realizan mediciones de tensión o deformación de alta precisión en redes de fibra óptica (FBG) o sensores de fibra óptica distribuidos (como los basados en tecnologías OFDR, BOTDR/COTDR), el recubrimiento de la fibra óptica se encuentra entre la estructura externa y el núcleo de la fibra óptica.
Los recubrimientos poliméricos tradicionales tienen un bajo módulo de elasticidad y son propensos a “fluencia” o “deslizamiento por cizallamiento” bajo tensión o altas temperaturas, lo que genera histéresis y errores en la deformación medida por el sensor. Los recubrimientos metálicos (como cobre, oro, aluminio) tienen una alta rigidez y módulo de elasticidad, y no experimentan relajación por fluencia a altas temperaturas, lo que permite que la deformación mecánica de la estructura externa se transfiera al núcleo de la fibra óptica al 100%, garantizando una precisión de respuesta del sensor extremadamente alta.
4. Empaquetado “soldado totalmente metálico” sin adhesivos (Solderability
& All-Metal Packaging)
Al encapsular fibra óptica desnuda en carcasas de sensores de acero inoxidable, aleaciones, etc., el uso de adhesivos orgánicos como resinas epoxi puede provocar envejecimiento y fallos fácilmente a altas temperaturas o en ambientes húmedos. La fibra con recubrimiento metálico se puede soldar directamente con tubos metálicos mediante soldadura fuerte, soldadura por haz de energía o soldadura láser, logrando un empaquetado de sensor de estructura totalmente metálica realmente sin adhesivos y completamente rígido.
En la serie de productos principales de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), hemos desarrollado múltiples fibras ópticas con recubrimiento metálico y componentes de detección centrales a la vanguardia de la industria, basados en las características físicas mencionadas.
Productos Centrales OFSCN® Oficiales:
1. OFSCN® Gold-coated Optical Fiber
Este producto es una fibra óptica monomodo/multimodo dorada de alta fiabilidad y resistente a altas temperaturas. La fibra monomodo dorada se produce a partir de una barra de luz estándar G.652D, con un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -270\ ^\circ\text{C} a 700\ ^\circ\text{C} ; la fibra multimodo dorada tiene un rango de temperatura de funcionamiento de -270\ ^\circ\text{C} a 650\ ^\circ\text{C} . El diámetro del núcleo del producto es de 9\ \mu\text{m} (monomodo), el diámetro de la cubierta es de 125\ \mu\text{m} y el diámetro exterior del recubrimiento dorado es de 155\ \mu\text{m} .
2. OFSCN Gold-Coated Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
Estas son redes de fibra óptica o cadenas de redes (Bare FBG) doradas y resistentes a altas temperaturas fabricadas directamente sobre la fibra óptica dorada mencionada. Su temperatura de funcionamiento es de hasta -200\ ^\circ\text{C} a 700\ ^\circ\text{C} , combinando perfectamente la excelente precisión de detección física de las redes con las características de resistencia a temperaturas extremas de la fibra óptica dorada, y se utiliza comúnmente en entornos extremos como la metalurgia y la petroquímica.
3. OFSCN® 700°C OFDR Micro All-Metal Strain Sensor
Este es un sensor de deformación micro totalmente metálico basado en la tecnología OFDR (Reflectómetro en el Dominio de la Frecuencia Óptica). Utiliza un tubo de aleación elástica de una sola capa (diámetro exterior de solo 0.6\ \text{mm} ) para el encapsulado, y el medio central interno es la OFSCN® Gold-coated Optical Fiber . Este sensor tiene una resistencia a la temperatura de hasta 700\ ^\circ\text{C} y se utiliza principalmente para mediciones distribuidas de deformación y tensión de fibra óptica con alta resolución espacial en entornos de ultra alta temperatura.
En resumen, el dorado, aluminizado o cobreado de las fibras ópticas es el medio físico y de materiales más eficaz para resolver los problemas de “alta temperatura, larga vida útil, sin envejecimiento, alta precisión” en la detección y transmisión en condiciones de trabajo extremas y adversas.