¿Cómo se fabrica la fibra óptica?

Mucha gente pregunta cómo se fabrica la fibra óptica. No se puede usar simplemente vidrio "normal". Si se fabricara fibra óptica a partir de vidrio de ventana común, la luz que la atraviesa tendría dificultades para viajar más allá de unos pocos kilómetros, y mucho menos las distancias necesarias para la transmisión a larga distancia. Esto se debe a que el vidrio común contiene distorsiones, decoloraciones y otras impurezas que absorberían, reflejarían o dispersarían rápidamente la luz mucho antes de que pudiera viajar grandes distancias.

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Por el contrario, como la fibra óptica está hecha de vidrio muy puro, la luz recorre grandes distancias sin verse prácticamente impedida por impurezas y distorsiones.
 

Cable de fibra óptica - Luz Cómo funciona

Para transmitir la luz eficazmente, el cable de fibra óptica debe contener vidrio de la más alta pureza. El proceso de fabricación de vidrio con este nivel de pureza es muy exigente y requiere un control minucioso de los materiales y procesos involucrados. Sin embargo, el concepto fundamental es simple. En esencia, la fibra óptica se fabrica extrayendo fibra fundida de una preforma de vidrio calentada. A continuación, se ofrece una explicación más detallada de los tres pasos básicos de la fabricación de fibra óptica.

Paso #1

Crear la preforma de fibra óptica

Una preforma es una pieza de vidrio cilíndrica que proporciona el material de origen del cual se extraerá la fibra de vidrio en una sola hebra continua.

La fabricación de una preforma implica un proceso químico conocido como Deposición Química de Vapor Modificada (MCVD). Este proceso implica burbujear oxígeno a través de diversas soluciones químicas, como cloruro de germanio (GeC₁₄) y cloruro de silicio (SiC₁₄).

Los productos químicos burbujeantes producen gas que se dirige a un tubo hueco giratorio hecho de sílice sintética o cuarzo. Un soplete se mueve de arriba a abajo por el tubo giratorio, lo que genera temperaturas muy altas que hacen que el gas reaccione con el oxígeno para formar dióxido de silicio (SiO₂) y dióxido de germanio (GeO₂). Estos dos productos químicos se adhieren al interior del tubo giratorio, donde se fusionan para formar vidrio extremadamente puro.

La creación de la preforma tarda varias horas, tras las cuales se requiere tiempo adicional para que el vidrio en bruto se enfríe. Una vez enfriado, el vidrio se somete a pruebas para garantizar que cumple con los estándares de calidad, especialmente en cuanto al índice de refracción.

Paso #2

Extracción de fibra óptica a partir de la preforma En este paso, la preforma de vidrio terminada se instala en la parte superior de una torre que soporta varios dispositivos utilizados en el proceso de extracción de fibra.

El proceso comienza bajando un extremo de la preforma a un horno en línea que genera calor a una temperatura de entre 1750 y 2000 grados Celsius. A medida que el extremo inferior de la preforma comienza a fundirse, forma una masa fundida que es atraída hacia abajo por la gravedad. Detrás de la masa se encuentra una fina hebra de vidrio que se enfría y solidifica rápidamente.

El operador del equipo enhebra este filamento de vidrio a través del resto de los dispositivos de la torre, que incluyen varios aplicadores de recubrimiento amortiguador y hornos de curado ultravioleta. Finalmente, el operador conecta la fibra a un mecanismo tractor.

El dispositivo tractor extrae la fibra de vidrio de la preforma a una velocidad de entre 10 y 20 metros por segundo. La velocidad real de extracción depende de la información que recibe de un micrómetro láser que mide continuamente el diámetro de la fibra.

Al final del recorrido, la fibra terminada se enrolla en un carrete.

Paso # 3

Pruebe la fibra óptica

La fibra óptica terminada debe someterse a diversas pruebas para determinar la calidad del producto final. A continuación, se presentan algunas de las evaluaciones realizadas:

• Perfil del índice de refracción
• Inspección de la geometría de la fibra, incluido el núcleo, el revestimiento y el recubrimiento.
• Resistencia a la tracción
• Capacidad de ancho de banda
• Atenuación en diferentes longitudes de onda
• Dispersión cromática
• Rango de temperatura y humedad de funcionamiento

Control de calidad en la producción de fibra óptica

Diversos factores influyen en la calidad y pureza de la fibra óptica producida. Entre ellos se incluyen:

Composición química: Lograr proporciones óptimas de los diversos productos químicos utilizados en la creación de la preforma es fundamental para lograr la pureza del vidrio. Esta mezcla de productos químicos también determina las propiedades ópticas de la fibra que se producirá a partir de la preforma, como el coeficiente de expansión, el índice de refracción, etc.

Monitoreo de gas: Es fundamental monitorear la composición y el caudal del gas durante todo el proceso de creación de la preforma. También es importante que las válvulas, tubos y tuberías que entren en contacto con el gas estén fabricados con materiales resistentes a la corrosión.

Calor y rotación: el cilindro hueco que se utiliza para crear la preforma debe calentarse a la temperatura adecuada y girar continuamente para permitir que los productos químicos se depositen de manera uniforme.