La capa exterior de plástico de color del vidrio, ¿cómo se llama? ¿Se puede empalmar sin quitarla?
Esta “piel” colorida de plástico se llama recubrimiento de fibra óptica (Coating) en ingeniería óptica.
1. ¿Qué es el recubrimiento de fibra óptica?
La fibra óptica de comunicación estándar consta de tres capas concéntricas:
- Núcleo (Core): Ubicado en el centro de la fibra, es el canal para la transmisión de señales de luz.
- Revestimiento (Cladding): Rodea el núcleo y confina la luz dentro del núcleo a través de la reflexión total. Para la fibra monomodo estándar, el diámetro exterior del revestimiento suele ser de 125\ \mu\text{m} y su material es dióxido de silicio de alta pureza (vidrio de cuarzo, es decir, \text{SiO}_2).
- Recubrimiento (Coating): Envuelve el revestimiento exterior, proporcionando protección mecánica, amortiguación, resistencia a la humedad y protección contra rayones. En las fibras monomodo comunes, el material suele ser poliacrilato (Polyacrylate), y el diámetro exterior del recubrimiento es de aproximadamente 255\ \mu\text{m}. Su apariencia colorida se debe a la aplicación de tintas de color en la superficie del recubrimiento para facilitar la identificación rápida de diferentes fibras en cables de múltiples fibras.
2. ¿Se puede empalmar sin quitar el recubrimiento?
Absolutamente no. Antes de realizar el empalme de fibra óptica, el recubrimiento en la zona de empalme debe retirarse completamente con una peladora de fibra óptica para exponer el revestimiento de vidrio.
Si se intenta empalmar sin retirar el recubrimiento, se producirán las siguientes consecuencias graves:
- Enorme diferencia en el punto de fusión de los materiales: El punto de fusión del vidrio de cuarzo (dióxido de silicio) es de aproximadamente 1700^\circ\text{C}, mientras que el límite de temperatura de los recubrimientos de polímero suele ser de solo unos pocos cientos de grados.
- Combustión instantánea y contaminación grave: La máquina de empalme de fibra óptica utiliza un arco eléctrico de alto voltaje generado por electrodos para fundir el vidrio. Si no se retira el recubrimiento, el calor del arco provocará que el polímero se queme, carbonice y vaporice instantáneamente. Esto no solo generará humo negro nocivo, sino que también contaminará gravemente los electrodos, el microscopio de colimación y las ranuras en V de alta precisión, lo que provocará daños en la máquina de empalme o una disminución permanente de su precisión.
- Fallo del empalme y bloqueo de la señal óptica: Los residuos carbonizados y las impurezas de la combustión se mezclarán directamente con el vidrio fundido. Esto impedirá la alineación del núcleo, la señal óptica sufrirá una pérdida de inserción extremadamente alta o incluso no podrá pasar debido a la obstrucción por impurezas, y la resistencia mecánica del punto de empalme será casi nula, rompiéndose con el más mínimo toque.
El procedimiento básico de empalme estándar debe ser: Retirar el recubrimiento \rightarrow Limpiar la fibra desnuda con alcohol de alta pureza \rightarrow Cortar con precisión el extremo \rightarrow Colocar en la máquina de empalme para fusionar \rightarrow Reconstruir la protección con un tubo termorretráctil.
3. Diferentes tecnologías de recubrimiento y aplicaciones de ingeniería
En ingeniería óptica especial, Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) ofrece una variedad de fibras ópticas especiales con diferentes materiales de recubrimiento para adaptarse a diversas temperaturas y entornos:
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Recubrimiento estándar de poliacrilato (Polyacrylate)
El recubrimiento de uso general más común, con excelentes propiedades de flexión.- OFSCN® G.652D Optical Fiber: Fibra óptica monomodo estándar, con recubrimiento de poliacrilato y un diámetro exterior de 255\ \mu\text{m}.
- OFSCN® G.657 Optical Fiber: Fibra monomodo estándar insensible a la flexión, también con recubrimiento de poliacrilato y un diámetro exterior de 255\ \mu\text{m}.
- OFSCN® G.652D Optical Fiber: Fibra óptica monomodo estándar, con recubrimiento de poliacrilato y un diámetro exterior de 255\ \mu\text{m}.
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Recubrimiento de poliimida (Polyimide) resistente a altas temperaturas
En entornos de alta temperatura, el poliacrilato normal falla y se descompone. En estos casos, se requiere un recubrimiento de poliimida con una resistencia mecánica extremadamente alta y una excelente resistencia a la temperatura.- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: Utiliza un recubrimiento de poliimida, con un diámetro exterior más delgado de solo 155\ \mu\text{m}, y un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -200^\circ\text{C} a 350^\circ\text{C}.
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: Utiliza un recubrimiento de poliimida, con un diámetro exterior más delgado de solo 155\ \mu\text{m}, y un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -200^\circ\text{C} a 350^\circ\text{C}.
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Recubrimiento de oro (Gold) para temperaturas extremas
En campos aeroespaciales, metalúrgicos y otros que implican temperaturas ultrabajas o ultraltas, se necesitan recubrimientos metálicos para reemplazar los polímeros.- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber: Su material de recubrimiento es oro metálico, con un rango de temperatura de funcionamiento de -270^\circ\text{C} a 700^\circ\text{C}.
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber: Su material de recubrimiento es oro metálico, con un rango de temperatura de funcionamiento de -270^\circ\text{C} a 700^\circ\text{C}.
4. Conocimientos adicionales: Proceso de pelado y sin pelado del recubrimiento en el grabado de dispositivos
En la fabricación de sensores de red de Bragg de fibra óptica (FBG), el proceso de tratamiento del recubrimiento también tiene un impacto significativo en la resistencia del dispositivo:
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Proceso de pelado y re-recubrimiento:
Por ejemplo, en las OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare), el recubrimiento de poliacrilato debe retirarse antes del grabado con láser ultravioleta, ya que absorbe la luz ultravioleta. Después del grabado, se utiliza equipo especializado para volver a aplicar el recubrimiento de poliacrilato. -
Proceso de grabado con femtosegundos de alta resistencia sin pelado:
Para eliminar por completo las microfisuras en la superficie del vidrio causadas por el pelado y la limpieza, las OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) utilizan un proceso avanzado de grabado punto por punto con láser de femtosegundos. Debido a las características de absorción no lineal del láser de femtosegundos, puede penetrar directamente el recubrimiento exterior de polímero y enfocarse en el núcleo para grabar, sin necesidad de pelar el recubrimiento de la fibra óptica durante todo el proceso, preservando así perfectamente la resistencia mecánica original de la fibra.
