Aprender a preparar la fibra óptica para su manipulación

1. Objetivo.

• Aprender a preparar la fibra óptica para su manipulación.

1. Introducción.

Como se vio  en clase, lo que viaja a través de la fibra óptica es una señal luminosa. Para confinar la luz de manera eficiente dentro de ella es necesario preparar los extremos de la fibra. Si la superficie de acoplamiento es irregular, una cantidad importante de la señal podría reflejarse o refractarse, en conclusión, perderse. Esto se debe principalmente a las dimensiones tan pequeñas de la fibra, que están dentro del rango de 10-100 um según el tipo de fibra.

La preparación de los extremos de la fibra, además de ser útil en el laboratorio, también es aplicada al realizar instalaciones de sistemas de fibra óptica, que utilizan dispositivos de interconexión como empalmes y conectores. La finalidad de estos es el acoplamiento al transmisor y receptor, y la continuidad del tránsito de la señal en distintas secciones de cable. En estos casos existen herramientas que ayudan en esta actividad. Incluso kits, o maletines especiales para estos menesteres (Fig.1)

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Figura 1. Equipo para corte

La fibra óptica es básicamente un delgado filamento de vidrio o plástico que actúa como guía de onda óptica. Este filamento está formado por el núcleo y cubierta como puede observarse en la figura 2, la cual a su vez se encuentra rodeado por una funda exterior de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, la deformación, los roedores y otros riesgos del entorno.

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Figura 2.. Estructura de la fibra óptica

Existen dos tipos de fibras, la fibra monomodo y la fibra múltimodo. La fibra monomodo usualmente tiene un núcleo de alrededor de 10 um de diámetro, mientras que la fibra multimodo tiene normalmente un diámetro de núcleo de 50-100 um. Como punto de comparación el grueso de un cabello humano es aproximado al de una fibra.

Debido a estas dimensiones tan pequeñas y a su forma geométrica, es muy delicado confinar luz dentro de la fibra, o unir dos secciones de esta, procurando tener la máxima transferencia de señal. Para lograrlo en principio debemos tener una superficie transversal lo más plana posible, que se logra haciendo un buen corte en el extremo a utilizar de la fibra. Para realizar estos cortes existen cortadoras muy sofisticadas de alta precisión, pero de un costo muy elevado). Sin embargo una de las herramientas ampliamente utilizada para este propósito es un cortador de fibra mejor conocido como clivador o lápiz cortador de fibra (Fig.3)

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Figura 3. Lápiz cortador de fibra óptica

1. Material y Equipo.

MATERIALES

• Fibra multimodo
• Cloruro de Metileno
• Clivador de fibra
• Conector para fibra

EQUIPO

• Kit de corte
• Microscopio o lupa potente

1. Procedimiento Experimental.

1. Remover de 3 a 4 cm de la cubierta exterior en los extremos de la fibra, esto se puede hacer, utilizando las uñas de los dedos con la sugerencia de que estén cortas. Para facilitar este procedimiento se sumerge el extremo de la fibra en cloruro de metileno se deja remojar durante 3 minutos. (Algunas personas prefieren usar una navaja para hacer el despojo de la cubierta exterior, esto requiere algo de práctica.)
2. Realice el corte de la fibra de la siguiente forma:

1.  Coloque la fibra sobre una superficie plana y firme.
2. Coloque el Clivador de Fibra 90° del eje de esta, y realice una pequeña rasgadura en el extremo desnudo de la fibra (Fig. 4). No debe intentar cortar la fibra, solamente se debe realizar una pequeña fisura que se propagará a través de la fibra.
3.  Suavemente, pero firme, jale la fibra en sus extremos hasta que separe los dos secciones de fibra.

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Figura 4. Colocación del clivador

1. Cheque la calidad del corte utilizando el microscopio y examine cuidadosamente el extremo de la fibra. Para esto:

1.  Inserte la fibra en el conector, hasta que salgan aproximadamente 5mm de la fibra.
2. Inserte el conector anterior en el extremo del microscopio
3.  Enfoque el lente del microscopio
4. La cara del extremo debe aparecer llana y libre de defectos, es decir sin fracturas o pequeñas fisuras que se aproximen al centro de la fibra, como en figura 5. No obstante, astillas o grietas que aparecen cerca de la periferia de la fibra son aceptables si no se extiende en la región central de la fibra (ver figura.

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Figura 5. Ejemplos de cortes defectuosos de fibras ópticas

1. Si la inspección de la cara del extremo de la fibra en el paso anterior muestra que la fibra ha sido cortada incorrectamente, debe considerar las siguientes fuentes comunes de error:

1. Una pobre fisura. Una fisura que es demasiado profunda puede causar un corte irregular y múltiples grietas para propagarse a través de la fibra (figura). Una fisura que es demasiado pequeña en profundidad es lo mismo que no realizar ninguna fisura y la fibra se romperá al azar.
2. Un jalón no uniforme de la fibra. Si el jalón que propaga la grieta a través de la fibra no es uniforme, y sobre todo si incluye torcimiento de la fibra, se presentaran irregularidades en el extremo de la fibra o puede formarse un labio en el extremo de la misma.
3. La fisura de la fibra fue trazada en un ángulo diferente de 90° con respecto al eje de la fibra. Si La fisura se realizó en un ángulo diferente del indicado, el extremo de la fibra presentará una pendiente, aunque esto, puede ser causa también de un jalón no uniforme de la fibra.

1. Revise que el corte esté bien realizado y una vez que tenga un segmento con dos extremos bien cortados, observa la geometría de la fibra y Utiliza un apuntador láser para iluminar un extremo de la fibra, podrás ver brillar la luz a través de la porción central de la fibra en el otro extremo.

1. Resultados.

Ponga aquí los resultados obtenidos (tablas, gráficas, fotos, etc.)

1. Cuestionario.

• ¿Con el microscopio utilizado puede distinguir visualmente el núcleo y la cubierta?
• Explique claramente como determinó que había logrado un buen corte de la fibra.
• Describa los tres tipos de uniones ópticas en un sistema con fibra.

1. Conclusiones.

Ponga conclusiones por integrante de equipo.

1. Bibliografía.

Material proporcionado por el asesor.

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