O que é o "revestimento da fibra ótica"?

[VoidWalker]

Como se chama a camada externa de plástico colorido do vidro? É possível soldar sem remover?

[OFSCN_Tech_Expert]

Esta “pele” colorida de plástico é chamada de Revestimento de Fibra Óptica (Coating) em engenharia óptica.

1. O que é o Revestimento de Fibra Óptica?

A fibra óptica de comunicação padrão é geralmente composta por três camadas coaxiais:

• Núcleo (Core): Localizado no centro da fibra, é o canal para a transmissão de sinais de luz.
• Casca (Cladding): Envolvendo o núcleo, confina a luz dentro do núcleo através de reflexão interna total. Para fibra monomodo padrão, o diâmetro externo da casca é geralmente de 125\ \mu\text{m}, e seu material é sílica de alta pureza (vidro de quartzo, ou seja, \text{SiO}_2).
• Revestimento (Coating): Envolvendo a casca, fornece proteção mecânica, absorção de choque, resistência à umidade e prevenção de arranhões. Em fibras monomodo comuns, o material é geralmente poliacrilato (Polyacrylate), e o diâmetro externo do revestimento é de cerca de 255\ \mu\text{m}. A aparência colorida se deve à aplicação de tinta de cromatografia na superfície do revestimento, para facilitar a identificação rápida de diferentes fibras em cabos multifibras.

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2. É possível emendar a fibra sem remover o revestimento?

Absolutamente não. Antes de realizar a emenda da fibra, o revestimento na área de emenda deve ser completamente removido usando um alicate decapador de fibra, expondo a casca de vidro por baixo.

Se a emenda for realizada diretamente sem remover o revestimento, isso resultará nas seguintes consequências graves:

• Diferença enorme no ponto de fusão dos materiais: O ponto de fusão do vidro de quartzo (dióxido de silício) é de cerca de 1700^\circ\text{C}, enquanto o limite de resistência à temperatura do revestimento polimérico é geralmente de apenas algumas centenas de graus.
• Queima instantânea e contaminação severa: A máquina de emenda de fibra funde o vidro através de um arco elétrico gerado por eletrodos. Se o revestimento não for removido, o calor do arco fará com que o polímero queime, carbonize e vaporize instantaneamente. Isso não só produzirá fumaça preta prejudicial, mas também contaminará gravemente os eletrodos, o microscópio de colimação e o sulco em V de alta precisão, levando a danos na máquina de emenda ou à perda permanente de precisão.
• Falha na emenda e bloqueio do sinal de luz: Resíduos carbonizados e impurezas resultantes da queima serão misturados diretamente ao vidro fundido. Isso impedirá o alinhamento do núcleo, o sinal de luz sofrerá uma perda de inserção extremamente alta ou não passará completamente devido ao bloqueio por impurezas, e a resistência mecânica do ponto de emenda será quase zero, quebrando ao menor toque.

O procedimento básico de emenda padrão deve ser: Remover o revestimento \rightarrow Limpar a fibra nua com álcool de alta pureza \rightarrow Cortar a extremidade com precisão \rightarrow Colocar na máquina de emenda para fusão \rightarrow Reconstruir a proteção com tubo termorretrátil.

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3. Diferentes tecnologias de revestimento e aplicações de engenharia

Na engenharia óptica especial, para se adaptar a diferentes temperaturas e ambientes, a Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) oferece vários tipos de fibras especiais com diferentes materiais de revestimento:

• Revestimento Padrão de Poliacrilato (Polyacrylate)
  O revestimento de uso geral mais comum, com excelente desempenho de flexão.

  • OFSCN® G.652D Optical Fiber: Fibra monomodo padrão, com revestimento de poliacrilato, diâmetro externo de 255\ \mu\text{m}.
    
    
  • OFSCN® G.657 Optical Fiber: Fibra monomodo padrão insensível à flexão, também com revestimento de poliacrilato, diâmetro externo de 255\ \mu\text{m}.
    
    

• Revestimento de Poliamida Resistente a Altas Temperaturas (Polyimide)
  Em ambientes de alta temperatura, o poliacrilato comum falhará e se decomporá. Nesse caso, é necessário usar um revestimento de poliamida com altíssima resistência mecânica e excelente desempenho em altas temperaturas.

  • OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: Utiliza revestimento de poliamida, com diâmetro externo mais fino de apenas 155\ \mu\text{m}, e uma ampla faixa de temperatura de operação de -200^\circ\text{C} a 350^\circ\text{C}.
    
    

• Revestimento de Ouro para Temperaturas Extremas (Gold)
  Em aplicações aeroespaciais, metalúrgicas e outras em temperaturas ultra altas ou criogênicas, revestimentos metálicos são necessários para substituir os poliméricos.

  • OFSCN® Gold-coated Optical Fiber: O material de revestimento é ouro metálico, com uma faixa de temperatura de operação de -270^\circ\text{C} a 700^\circ\text{C}.
    
    

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4. Conhecimento Adicional: Processos de Remoção e Não Remoção do Revestimento na Fabricação de Dispositivos

Ao fabricar sensores de grade de fibra óptica (FBG), o processo de tratamento do revestimento também tem um impacto significativo na resistência do dispositivo:

• Processo de Remoção e Reaplicação do Revestimento:
  Por exemplo, para OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare), ao usar laser ultravioleta para gravação, o revestimento deve ser removido antes da gravação, pois o poliacrilato absorve a luz ultravioleta. Após a gravação, é necessário reaplicar o poliacrilato usando equipamento especializado.

• Processo de Gravação de Pulso de Ultracurto sem Remoção do Revestimento de Alta Resistência:
  Para eliminar completamente as microfissuras na superfície do vidro causadas pela decapagem e limpeza, o OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) utiliza o avançado processo de gravação ponto a ponto com laser de pulso de ultracurto. Devido às características de absorção não linear do laser de pulso de ultracurto, ele pode penetrar diretamente no revestimento polimérico externo e focar no núcleo para gravação, sem a necessidade de remover o revestimento da fibra durante todo o processo, preservando assim perfeitamente a resistência mecânica original da fibra.