PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

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PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES JUAN FELIPE DUQUE ÁLZATE MARIO DAVID RUIZ GALVIS ROBERT ISNEIDER SÁNCHEZ GUTIÉRREZ INFORME FINAL ALVARO LEÓN OSPINA MONTOYA INGENIERO MECANICO 1

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El presente documento expone el trabajo de investigación sobre los procesos de manufactura utilizados en el campo de las telecomunicaciones para la fabricación de la fibra óptica, realizado por estudiantes de ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia

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PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

JUAN FELIPE DUQUE ÁLZATEMARIO DAVID RUIZ GALVIS

ROBERT ISNEIDER SÁNCHEZ GUTIÉRREZ

INFORME FINAL

ALVARO LEÓN OSPINA MONTOYAINGENIERO MECANICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE MEDELLIN

FACULTAD DE MINASMEDELLÍN

2010

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

ANTECEDENTES

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

2. SITUACIÓN TECNOLÓGICA

3. DIÓXIDO DE SILICIO (SI02)

3.1. ¿QUE ES?

3.2. ESTRUCTURA

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3.3. ESTRUCTURA DE RED CRISTALINA ATÓMICA

3.4. ESTADO VÍTREO

3.5. PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS

3.6. PROPIEDADES FÍSICAS

3.7. PURIFICACIÓN DE SÍLICE NATURAL POR CONVERSIÓN A

FASE DE VAPOR

4. FIBRAS ÓPTICAS

4.1. CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS

4.1.1. SEGÚN EL MATERIAL

4.1.2. SEGÚN LA CONFORMACIÓN DEL NÚCLEO

4.1.2.1. FIBRAS MULTIMODO

4.1.2.2. FIBRA MONOMODO

4.2. PROCESOS DE MANUFACTURA EMPLEADOS EN LA

OBTENCIÓN DE FIBRAS ÓPTICAS

4.2.1. TÉCNICAS DE FASE LÍQUIDA

4.2.1.1. CONFORMACIÓN DE LA PREFORMA

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4.2.1.2. PROCESO DE ESTIRADO DE PREFORMA

4.2.2. TÉCNICAS DE FASE VAPOR

4.2.2.1. MÉTODO DE DEPOSICIÓN EXTERNA DE VAPOR (OVD)

4.2.2.2. MÉTODO DE DEPOSICIÓN DE VAPOR AXIAL (VAD)

4.2.2.3. MÉTODO DE DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR

MODIFICADA (MCVD)

4.2.2.4. MÉTODO DE DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR

ACTIVADA POR PLASMA (PCVD)

4.3. PROCESO DE DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR

MODIFICADA (MCVD)

4.4. RESISTENCIA DE LA FIBRA ÓPTICA

5. PRODUCCIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN AMÉRICA LATINA

5.1. PRODUCCIÓN EN BRASIL

5.2. PRODUCCIÓN EN MÉXICO

5.3. PRODUCCIÓN EN ARGENTINA

6. CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

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ANEXOS 37

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INTRODUCCIÓN

El presente documento expone el trabajo de investigación sobre los procesos de

manufactura utilizados en el campo de las telecomunicaciones para la fabricación

de la fibra óptica, realizado por estudiantes de ingeniería de la Universidad

Nacional de Colombia.

El estudio se llevó a cabo en base a la selección de un material y un proceso

específico en la creación de la fibra óptica, sobre el cual realizar énfasis para

analizar sus principales características, ventajas, desventajas y encontrar sus

aplicaciones reales en la industria además de los últimos adelantos tecnológicos

del mismo tanto a nivel Internacional como local.

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ANTECEDENTES

DEFINICIÓN

La Fibra Óptica es una varilla delgada y flexible de vidrio u otro material

transparente con un índice de refracción alto, constituida de material dieléctrico

(material que no tiene conductividad como vidrio o plástico), es capaz de

concentrar, guiar y transmitir la luz con muy pocas pérdidas incluso cuando esté

curvada. Está formada por dos cilindros concéntricos, el interior llamado núcleo, el

cual se construye de elevadísima pureza con el propósito de obtener una mínima

atenuación, y el exterior llamado revestimiento que cubre el contorno.

El cilindro interior se conoce por núcleo, y no es más que un centro de dióxido de

silicio SiO2 dopado o no, por donde viajan los pulsos de luz transmitidos.

El cilindro exterior se conoce por revestimiento, conforma una capa exterior que

rodea al núcleo, refleja la luz que incide en él y permanece dentro del núcleo.

EVOLUCIÓN

El primer intento de utilizar la luz como soporte para una transmisión fue realizado

por Alexander Graham Bell, en el año 1880. Utilizó un haz de luz para llevar

información, pero se evidenció que la transmisión de las ondas de luz por la

atmósfera de la tierra no es práctica, debido a que el vapor de agua, oxigeno y

partículas en el aire absorben y atenúan las señales en las frecuencias de luz.

Con la invención del láser en 1958, se estudió la comunicación luminosa por el

aire, pero no fue práctica ya que se requería visibilidad directa y la lluvia o la niebla

obstaculizaban dicha comunicación, posteriormente continuaron los experimentos

en un medio vítreo.

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En 1959, surge en Gran Bretaña la fibra con revestimiento. Estas fibras al principio

introducían gran atenuación (100 dB/km); además, las fuentes empleadas (diodos

LED) de poca potencia y gran ancho espectral, producían efectos apreciables de

dispersión del pulso, que no permitían las transmisiones a largas distancias.

La invención del láser semiconductor como fuente transmisora de luz en 1962

potenció el desarrollo de la fibra óptica.

La compañía norteamericana Standard Telecommunications Laboratories,

inicialmente encabezados por Antoni E. Karbowiak, se dedicaron a estudiar las

guías de onda ópticas para las comunicaciones. Karbowiak pronto se unió con un

joven ingeniero nacido en Shanghai llamado Charles K. Kao.

Kao se dedicó a investigar la atenuación de la fibra, su trabajo lo convenció que

las altas pérdidas de las primeras fibras se debían a las impurezas y no al sílice

del vidrio mismo. Posteriormente elaboró una propuesta de comunicaciones de

larga distancia con fibras monomodos, convencido que las pérdidas de la fibra

podrían ser reducidas por debajo de los 20 dB/km.

La mayoría de los grupos de investigación, intentaron purificar los compuestos del

vidrio, que eran usados por la óptica estándar, que son fáciles de fundir y estirar y

convertirse en fibras. En Corning Glass Works (ahora Corning Inc.), empezaron a

trabajar con la sílice fundida, un material que puede fabricarse extremadamente

puro, pero tiene un punto de fusión alto y un bajo índice de refracción. Ellos

probaron con un preformado y realizaron depósitos de materiales purificados,

desde la fase de vapor, adicionando cuidadosamente niveles controlados de

dopantes, para obtener el núcleo con un índice refractivo ligeramente más alto que

el del revestimiento, sin una elevación dramática de la atenuación.

El gran avance de la Corning Inc. estaba entre los más dramáticos de muchos

desarrollos que abrieron la puerta a la comunicación por fibra óptica. En 1970, el

laboratorio Bell y un equipo en el Instituto Físico Loffe en Leningrad (ahora San

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Petersburgo), fabricaron los primeros diodos láser capaz de emitir ondas continuas

a la temperatura ambiente. Durante los siguientes años, las pérdidas de las fibras

cayeron dramáticamente, debido sobre todo a los métodos mejorados de

fabricación y por el cambio de la longitud de onda, a los puntos donde las fibras

tienen esencialmente baja atenuación.

La primera generación de fibras ópticas probada en el campo de la telefonía fue

en 1977, se usaron fibras para transmitir luz a 850 nm de los diodos láser de galio-

aluminio-arseniuro.

Estas primeras generaciones de sistemas podían transmitir luz a varios kilómetros

sin repetidor, pero estaban limitados por pérdidas de aproximadamente 2 dB/km.

Una segunda generación pronto apareció, usando los nuevos láseres de InGaAsP

que emitieron a 1.3 micrómetros, donde la atenuación de la fibra era tan baja

como 0.5 dB/km, y la dispersión del pulso reducida a 850 nm.

A inicios de los años 80, los portadores inician sus construcciones de las redes

nacionales con fibra monomodo a 1,300 nm.

En 1983 MCI, una de las grandes compañías de larga distancia en los Estados

Unidos fue la primera en tender una Red Nacional de Fibra óptica en ese país.

A fines de los años ochenta, los sistemas tendían a operar a mayores longitudes

de onda. La Fibra de dispersión desplazada (DSF), se introdujo en 1985, y

anunció una nueva era en las comunicaciones ópticas. Uniendo el mínimo de

atenuación en la ventana de 1,550 nm con dispersión cero en la misma longitud de

onda, con lo cual mayores velocidades de datos podrían llevarse a distancias

mayores.

En los primeros años de los 90, aparece la fibra dopada con erbio (EDFA), a esto

muchos lo consideran la segunda revolución en la comunicación de la fibra óptica.

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Esta tecnología no sólo superó la limitación de la velocidad para la generación

electrónica y permitió tramos más largos, le permitió a WDM ser el método de

transmisión dominante hasta hoy.

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1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

Analizar los distintos procesos de manufacturas que intervienen en la

fabricación de la fibra óptica

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Abordar el estudio de los procesos de manufactura que tiene lugar en la

fabricación de fibra óptica, usando el dióxido de silicio (SiO2) como material

base.

Seleccionar uno de los métodos de fabricación de fibra óptica, realizando el

estudio detallado del mismo.

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2. SITUACIÓN TECNOLÓGICA

Ante las nuevas necesidades de la sociedad moderna, la capacidad de los

sistemas de transmisión de datos ha aumentado notablemente en los últimos

años, sobre todo tras la introducción de la tecnología digital y de la fibra óptica en

el mundo de las telecomunicaciones. A raíz de este desarrollo, la utilización de

fibras ópticas de sílice dopadas con erbio y otros elementos de tierras raras en

dispositivos basados en el fenómeno de amplificación ha supuesto un gran avance

tecnológico ante la posibilidad de desarrollar sistemas en los que el tratamiento de

señales eléctricas ya no es necesario, con lo que el ancho de banda de las

señales emitidas para transportar datos no se vea limitado por los componentes

electrónicos, como ocurre en la actualidad. Su ventaja ante otras configuraciones

radica principalmente en dos factores, la ganancia óptica que proporcionan los

dopantes de elementos de tierras raras como el erbio y las bajas pérdidas de

propagación que caracterizan las fibras ópticas de sílice.

Las técnicas de fabricación de fibras de sílice dopadas con tierras raras fueron

evolucionando basándose a su vez en las técnicas de fabricación de fibra pasiva

convencional: principalmente la OVD (outside vapuor deposition), la VAD (vapuor

axial deposition), y la MCVD (modified chemichal vapour desposition), de estas

tres la MCVD, ha sido la más utilizada y la que mas modificaciones ha sufrido, y se

basa en reacciones de oxidación de cloruros dentro de un tubo de sustrato.

Concretamente, la reacción con el oxígeno tiene lugar en una región del tubo que

se calienta desde el exterior y da lugar a la deposición de sílice y del resto de

dopantes que se desean introducir.

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El último obstáculo que quedaba por salvar era la necesidad de utilizar grandes

láseres de bombeo como los de argón, en vez de los más sencillos y económicos

diodos láser. La solución no se hizo esperar y llegó en 1989 de la mano de M.

Nakazawa y sus colaboradores, ellos fueron capaces de obtener un amplificador

eficiente de fibra dopada con erbio utilizando diodos láser de alta potencia de 1,48

µm desarrollados previamente para los amplificadores Raman de fibra.

Estudios posteriores han demostrado además que los amplificadores ópticos

basados en el erbio tienen muchas otras ventajas. Así, entre otras características,

se pueden citar, su alta eficiencia, su pequeña figura de ruido, si capacidad para

conseguir ganancias muy altas (hasta 50 dB), su insensibilidad a la polarización y

su anchura de banda de hasta los 40 nm.

Las investigaciones recientes, se han dedicado también al perfeccionamiento en

los dispositivos que acompañan al amplificador, tales como diodos de laser de

bombeo cada vez más potentes, moduladores, multiplexores, acopladores, etc.

En cuanto a la fibra óptica de sílice dopada con erbio, se han mostrado estudios

teóricos en los que se introducían modelos con aproximaciones tanto para

configuraciones con cavidad lineal, como en anillo. Estas aproximaciones

consistían principalmente en no considerar la distribución transversal de potencia

en la fibra dopada y en despreciar la potencia de fluorescencia teóricos y por tanto

la predicción de la longitud de onda de oscilación de una determinada

configuración laser.

3. DIÓXIDO DE SILICIO (Si02)

3.1. ¿QUE ES?

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El dióxido de silicio (SiO2) es un compuesto de silicio y oxígeno, llamado

comúnmente sílice. Es uno de los componentes de la arena y una de las formas

en que aparece naturalmente es el cuarzo.

Este compuesto ordenado espacialmente en una red tridimensional (cristalizado)

forma el cuarzo y todas sus variedades. Si se encuentra en estado amorfo

constituye el ópalo y suele incluir un porcentaje elevado de agua.

El dióxido de silicio se usa, entre otras cosas, para hacer vidrio, cerámicas y

cemento, también es un desecante, es decir que quita la humedad del lugar en

que se encuentra.

3.2. ESTRUCTURA

Fuente: www.profeblog.es/jose/wp-content 1

El SiO2 es un sólido covalente con hibridación sp3 en el átomo central (Si) (figura

1) para formar una red tridimensional (cuarzo), se encuentra formando parte de

una gran red o cristal covalente, formado por enlaces covalentes continuos. Este

compuesto es insoluble en todos los disolventes, ya que para separar las

partículas de la red es necesario romper muchos enlaces covalentes. Por tanto, no

se disuelve en agua. También se trata de un mal conductor, ya que tiene sus

electrones localizados.

3.3. ESTRUCTURA DE RED CRISTALINA ATÓMICA

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Figura 1.

Estructura del sílice

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Puede adoptar tres formas cristalinas en la naturaleza (figura 2):

Fuente: www.profeblog.es/jose/wp-content 2

3.4. ESTADO VÍTREO (figura 3).

Fuente: www.profeblog.es/jose/wp-content 3

En este estado es un material duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para

hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos.

3.5. PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

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Figura 2. Redes cristalinas del sílice

Figura 3.

Estructura del sílice en el estado vítreo

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Fuerte red tridimensional de enlaces covalentes

Alta dureza (7 grados escala de Mohs).

Rígido.

A temperatura ambiente, mucha resistencia química.

Los ácidos comunes no atacan la sílice.

Aislante (industria electrónica).

Piezoeléctrico.

Poco soluble.

Incoloro.

3.6. PROPIEDADES FÍSICAS

Peso molecular 60,1 UMA

Punto de fusión 1986 K (1713 °C)

Punto de ebullición 2503 K (2230 °C)

Densidad 2,6 ×10³ kg/m³

Estructura cristalina Cuarzo, cristobalita o tridimita

Solubilidad 0.012 g en 100g de agua

3.7. PURIFICACIÓN DE SÍLICE NATURAL POR CONVERSIÓN A FASE

DE VAPOR (figura 4).

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Fuente: http://www.unefatelecom.com.ve/r 1

4. FIBRAS ÓPTICAS

4.1. CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS

4.1.1. SEGÚN EL MATERIAL

En esencia hay tres variedades de fibra óptica que se utilizan en la actualidad, las

tres se fabrican con vidrio, plástico o una combinación de vidrio y plástico.

Estas variedades son:

Núcleo y forro de plástico.

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Figura 4.

Diagrama del proceso de purificación del sílice natural

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Núcleo de vidrio con forro de plástico (llamado con frecuencia fibra

PCS, plastic-clad sílica o sílice revestido con plástico).

Núcleo de vidrio y forro de vidrio (llamado con frecuencia SCS, silica-

clad sílica o sílice revestido con sílice).

4.1.2. SEGÚN LA CONFORMACIÓN DEL NÚCLEO

4.1.2.1. FIBRAS MULTIMODO

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más

de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra

multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras

multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1

km; es simple de diseñar y económico.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del

mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo

de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a

componentes de menor precisión.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra

multimodo:

Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de

refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión

modal.

Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es

constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de

distintos materiales.

4.1.2.2. FIBRA MONOMODO

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Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de

luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a

10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es

paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras

monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo,

mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información

(decenas de Gb/s).

4.2. PROCESOS DE MANUFACTURA EMPLEADOS EN LA OBTENCION

DE FIBRAS OPTICAS

A partir de los análisis sobre el comportamiento de las fibras ópticas parece claro

que una parte fundamental para el guiado de señales ópticas es el control de los

índices de refracción en el interior de la fibra. Al menos son necesarios dos

materiales distintos que sean transparentes a la luz en el intervalo de longitudes

de onda de trabajo. Como en la práctica la transparencia absoluta no existe se

pide que los materiales tengan una atenuación óptica muy baja y que también lo

sea la absorción intrínseca así como la dispersión espacial. Hay numerosos

materiales que cumplen estas características.

También es fundamental evitar la dispersión espacial debida a motivos extrínsecos

como puedan ser las burbujas, grietas, tensiones, gránulos, etc. Esto restringe el

número de materiales útiles y los únicos que cumplen las especificaciones son

algunos vidrios, plásticos y sustancias monocristalinas.

Otro apartado importante es que ha de ser posible (para la fabricación de fibras

con índice gradual) la ligera modificación del índice de refracción mediante la

disolución de varias sustancias y por tanto estas deberán ser solubles en un

amplio margen de composiciones (no es simple). Esta última característica no

puede obtenerse en materiales monocristalinos y por tanto tan sólo nos quedan

los vidrios para fibras de índice gradual aunque ambas pueden utilizarse en fibras

de índice abrupto. La gran ventaja que ofrecen los vidrios los han hecho ser al final

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los únicos materiales con uso real. Por último los plásticos tienen características

mucho peores aunque son mucho más baratos y pueden usarse para sistemas de

transmisión de corto alcance y pequeños anchos de banda.

Una vez establecido cuales son los materiales con los que se van a fabricarlas

fibras ópticas vamos a describir brevemente los distintos métodos para la

consecución de fibras de vidrio, éstos son principalmente dos:

Técnicas convencionales en las cuales se mantiene el material vítreo en

estado fundido produciéndose así una estructura de vidrio multicapa

(técnicas de fase líquida).

Métodos de deposición en fase vapor que permiten fabricar vidrios

silicatados que no podrían procesarse en fase líquida debido a su alto

punto de fusión (técnica de fase de vapor).

4.2.1. TÉCNICAS DE FASE LÍQUIDA

Esta técnica se inicia a partir de la obtención de los materiales a mezclar en

estado puro, de hecho ya comercialmente pueden encontrarse productos de

alta pureza, gran parte del precio del proceso radica en esta fase.

4.2.1.1. CONFORMACIÓN DE LA PREFORMA

Una vez que ya se tienen los materiales en estado puro, se trata de obtener una

mezcla uniforme y libre de burbujas, se puede conseguir el índice de refracción

deseado mediante el intercambio iónico de los componentes durante el proceso de

fundido y mezclado. Este proceso se produce a temperaturas entre los 900 y 1300

ºC y se hace en el interior de un recipiente de silice (cuyo punto de fusión es

mucho más elevado). Los problemas en esta fase vienen dados por:

La contaminación ambiental que puede incorporase a la mezcla

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En ambientes de alta pureza donde se elimine este problema hay

incorporaciones de material del recipiente a la mezcla.

Este último problema puede solucionarse mediante el uso de recipientes de

platino, o bien, cambiando el sistema de elevación de temperatura, en lugar de

utilizar el calentado mediante hornos se utilizan los sistemas de radiofrecuencia

que serán absorbidos (y por lo tanto calentarán) por materiales iónicos, que es el

caso de la mezcla mientras que no calentarán el recipiente, de esta forma queda

una película de la mezcla sobre el recipiente que aísla la parte líquida del sílice.

Una vez conseguida la mezcla esta se enfría y nos quedan grandes cilindros del

material del núcleo de la fibra (preforma), así mismo se hacen cilindros huecos del

material que va a ser la envoltura.

4.2.1.2. PROCESO DE ESTIRADO DE PREFORMA

La primera fase consiste en introducir el material del núcleo (cilindro macizo) en el

interior de la envoltura (cilindro hueco) teniendo en cuenta que los tamaños de los

cilindros son de algunos centímetros de diámetro.

Los dos cilindros concéntricos pasan a través de un horno que va a colapsar la

estructura y a partir de una semilla se empieza a tirar del extremo, la velocidad con

la que se tire fija el grosor del hilo que se extrae, la conjunción del horno más el

tirado forma la fibra. En este punto, se debe tener en cuenta, que el proceso de

tirado sea uniforme al igual que el proceso del desplazamiento de los cilindros

iniciales sobre el horno.

El principal peligro de este proceso es que aparezcan inhomogeneidades en la

intercara entre núcleo y envoltura como, por ejemplo, elementos extraños o

burbujas (figura 5).

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Existen nuevos métodos que evitan la fabricación de los cilindros iniciales como es

el caso del método del doble recipiente. En este método tendremos dos

recipientes uno dentro del otro, en el interior se encuentra la mezcla del núcleo y

en el exterior la de la envoltura, ambos recipientes tienen una salida en la parte

inferior y las dos son concéntricas, al salir la temperatura disminuye y se solidifica

formándose la fibra y al igual que anteriormente ahora el diámetro de la fibra se

regulará mediante la velocidad con que se tire para obtener la fibra. En este

método puede fabricarse fibra de índice gradual mediante la difusión entre ambos

compuestos en la zona de solidificación de la mezcla, de todas formas no puede

obtenerse el perfil deseado ya que este viene forzado por el método de fabricación

(figura 5).

Se han conseguido atenuaciones del orden de entre 1 y 3 dB/km y dispersiones de

alrededor de 1 a 6 ns/km

La gran ventaja es que el método de producción es continuo con lo que pueden

obtenerse fibras de cualquier longitud.

4.2.2. TÉCNICAS DE FASE VAPOR

Este tipo de proceso se utiliza para conseguir vidrios ricos en sílice, con alta

transparencia y óptimas propiedades ópticas. Los materiales de partida son

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Figura 5.

Confor-mación de la preforma y el estirado de la fibra óptica

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compuestos volátiles (gases, líquidos o sólidos con alta presión de vapor) que

pueden ser purificados como en el caso anterior hasta niveles de impurezas por

debajo de 109. La modificación del índice de refracción se consigue mediante la

adición de materiales que no forman parte del sílice como por ejemplo: TiO2,

GeO2, P2O2, Al2O3 y F, cada uno de ellos causa distintos efectos en el índice de

refracción.

En una cámara de reacción se mezclan de forma gaseosa los componentes del

sílice, los dopantes y oxígeno, allí se producen reacciones químicas formándose

los compuestos sólidos deseados, la deposición de estos compuestos tiene lugar

sobre un sustrato o en la paredes de un tubo hueco y se va formando capa tras

capa el material deseado, como podemos controlar la deposición por capas, esto

permite, cambiando la composición de los gases, llegar a los perfiles de índice de

refracción que se hayan calculado previamente.

Las técnicas de fase de vapor son:

4.2.2.1. MÉTODO DE DEPOSICIÓN EXTERNA DE VAPOR (OVD)

Consiste en pasar los compuestos en fase vapor a través de una llama generada

por una reacción O-H, de esa forma los vapores se hidrolizan en la llama y se van

depositando sobre un tubo fino y frio, el tubo gira constantemente y se deposita la

película por capas, el espesor de estas capas se puede regular mediante la

velocidad de deposición y la velocidad de giro.

Una vez depositado el material (se deposita un espesor de varios centímetros)

este queda en forma de masa porosa, de ella se extrae el tubo interno que sirvió

como base de deposición y posteriormente se cristaliza el cilindro hueco para

eliminar la porosidad y por tanto el aire que pueda contener. Finalmente se pasa a

través de un segundo horno donde ya se estira para conseguir la fibra cerrando el

hueco interno y dejando la fibra en su estado final (figura 6).

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4.2.2.2. MÉTODO DE DEPOSICIÓN DE VAPOR AXIAL (VAD)

Consiste en la deposición de los materiales de formación de la fibra en un extremo

en lugar de sobre toda la superficie. La barra de material se va desplazando

durante el transcurso de la deposición y sigue los mismos pasos que el proceso

anterior eliminando los pasos determinados por la barra intermedia. Ahora la barra

inicial crece en dirección axial y se desplaza a la velocidad de crecimiento, el perfil

es controlado por la temperatura en los distintos tipos del sustrato que se fija

según las condiciones de los flujos de gases (figura 7).

Este tipo de fibras también sufre de pérdidas debidas a la absorción de agua, pero

en ellas se evitan las micro-fracturas y la depresión debida al agujero central.

Pueden conseguirse atenuaciones más bajas que en el proceso anterior, en el

rango entre 0.7 y 2 dB/km.

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Figura 6.

Método de deposición externa de vapor (ovd).

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4.2.2.3. METODO DE DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR MODIFICADA

(MCVD)

Consiste en la utilización de un compuesto muy volátil del Si, típicamente SiH4

que entra en contacto con oxígeno y forma el SiO2 y agua que se evapora, hace

falta una superficie inicial donde se produzca la reacción. En el caso de la

producción de fibra, esta superficie es el interior de un tubo de sílice frio, las

moléculas de gas que viajan en el interior del tubo forman partículas vítreas que se

depositan en las paredes del tubo. El tubo puede ser la envoltura de la fibra o una

simple estructura de soporte que no va a participar en el guiado óptico. El núcleo

se va formando por capas moviendo axialmente el horno sobre el tubo contenedor,

finalmente la estructura resultante que es hueca pasa por otro horno se colapsa y

se forma la fibra resultante (figura 8), esta técnica se analizará en profundidad

posteriormente.

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Figura 7.

Método de

deposición de

vapor axial

(vad)

Page 26: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

4.2.2.4. MÉTODO DE DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR ACTIVADA POR

PLASMA (PCVD).

Esta técnica es una variación de la anterior de forma que se varía el tipo de

calentamiento de los vapores, mientras que en la anterior se usaba calor resistivo

en este caso se calienta mediante plasma evitando la formación de partículas que

queden libres antes de su deposición sobre la película.

Se pueden conseguir perfiles a voluntad con mayor facilidad que con las demás

estructuras y se llegan a depositar unas 2000 capas lo que nos da una idea del

control que podemos tener sobre el perfil (figura 9). Salvando este punto el

proceso replica al anterior con sus ventajas e inconvenientes.

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Figura 8.

Método de deposición química de vapor modificada (mcvd)

Figura 9.

Método de deposición química de vapor activada por plasma (pcvd).

Page 27: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

4.3. PROCESO DE DEPOSICIÓN QUÍMICA DE VAPOR MODIFICADA

(MCVD)

Dentro de los procesos de la fabricación de la fibra óptica cabe resaltar el proceso

MVCD, este proceso sea desarrollado progresivamente en la actualidad ya que

permite manufacturar fibras ópticas de una excelente calidad con unos costos

relativamente bajos en comparación de los otros procesos previamente descritos.

Como se mencionó anteriormente en la sección 4.2.2.3, este proceso consiste en

hacer rotar un tubo de vidrio puro alrededor de su eje longitudinal en un torno u

otro dispositivo adecuado al tiempo que se calienta una estrecha zona del mismo

desde afuera por medio de un quemador de gas detonante que se desplaza a lo

largo del tubo.

A través del interior del tubo se hace pasar el oxígeno y los compuestos de

halogenuros gaseosos (SiCl4, GeCl4, PCl3) requeridos para el respectivo dopado.

Por este motivo los compuestos halógenos se descomponen en el interior del tubo

y no en la llama del quemador, como ocurre en los métodos OVD y VAD.

Por esta causa se produce en la cara interior del tubo la deposición de numerosas

y delgadas capas en un proceso llamado vitrificación, que se pueden dopar según

el perfil del índice de refracción requerido. El propio tubo constituye la sección

externa del vidrio del recubrimiento y las capas que se depositan en su interior

conforman la sección interna de la fibra es decir el núcleo.

Cada capa de vidrio se forma con la siguiente secuencia: a 1600 ºC y dentro de la

zona de calentamiento se forman partículas finas que se depositan sobre la cara

interior del tubo. Al ser desplazado el quemador en la dirección del flujo, las

partículas se funden para formar una delgada y transparente capa del vidrio.

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Page 28: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

Una vez completada la deposición de las capas necesarias se pasa a la segunda

etapa del método MCVD que consiste en calentar el tubo por secciones

longitudinales hasta aproximadamente 2000 ºC. De esta manera se produce el

colapso del tubo para formar la varilla.

Ya que los gases que reaccionan en el interior del tubo se mantienen libres de

hidrogeno, este método no requiere procesos especiales de secado, ya que el gas

utilizado para el calentamiento que en general contiene una proporción de

hidrógeno, solo actúa sobre el exterior del tubo, no teniendo influencia sobre el

proceso ningún otro factor ambiental.

4.4. RESISTENCIA DE LA FIBRA OPTICA

Para dotar a los cables de fibra de propiedades mecánicas que los hagan aptos

para su instalación se debe mejorar su resistencia a la tensión, torsión,

compresión, doblado y vibraciones. Para lograrlo el cable debe disponer de un

componente que de rigidez y una gruesa capa externa protectora.

El sílice es un material tremendamente elástico hasta llegar al punto de ruptura.

Ahora bien en el caso en que se desarrolle una fisura tanto en el proceso de

fabricación como en el manejo, la resistencia del material baja drásticamente

aumentando la probabilidad de que la fibra se fracture. Hay toda una teoría (en la

que no vamos a entrar) dedicada al estudio de las fracturas que nos indica que la

probabilidad de aparición de fisuras en la superficie de la fibra, cuando ésta queda

expuesta al medio ambiente, es elevada.

La superficie de la fibra debe protegerse de la abrasión para asegurar su

resistencia. Típicamente una camisa protectora plástica recubre a la fibra, esta se

genera tras el proceso de fabricación de la fibra para que el contacto con el

ambiente se minimice y asegurar una pequeña protección contra tensiones

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Page 29: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

mecánicas. Otro de los agentes dañinos que atacan la fibra es el agua, si la fibra

entra en contacto con el agua se favorece la oxidación y la corrosión, lo que

degenera en fisuras. Las fibras suelen llevar también una capa protectora que

actué como aislante contra el agua.

5. PRODUCCIÓN DE FIBRA ÓPTICA EN AMÉRICA LATINA

La producción de fibra óptica en América latina en la actualidad se ve muy limitada

debido a factores tales como la carencia de una industria química consolidada,

escasez de recursos humanos calificados y reducidos mercados nacionales.

Basados en estudios resiente se describe la situación actual de la producción de

fibras en Brasil, México y Argentina quienes ya han incursionado en la

manufacturas de esta nueva tecnología, distinguiéndolos de países que

próximamente incursionarán como Venezuela, Uruguay, Colombia, Perú y Chile.

En general especifican que en nuestro sub-continente se dispone de una limitada

infraestructura industrial y la producción de fibras ópticas supone la disponibilidad

de grandes inversiones y una sofisticada tecnología.

5.1. PRODUCCIÓN EN BRASIL

La industria de la fibra óptica en Brasil es un proyecto que comenzó cuando la

empresa Telecomunicaciones Brasileras S.A. (Telebrás) adoptó una serie de

políticas de desarrollo industrial nacional en diferentes áreas de las

telecomunicaciones consideradas estratégicas. Estas incluyen, además de las

comunicaciones ópticas, la transmisión digital, la comunicación por satélite, equipo

de conmutación temporal para división de tiempo y los componentes electrónicos y

materiales.

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Page 30: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

Tales políticas de proteccionismo en el área de telecomunicaciones tenían los

siguientes propósitos fundamentales: reducir y sustituir las importaciones, limitar la

dependencia de empresas extranjeras, promover el desarrollo nacional, fortalecer

el control de la industria de telecomunicaciones, estimular la "estandarización" de

equipos y reforzar las decisiones nacionales en el desarrollo de la tecnología. El

plan de Telebrás se integró de una manera tal que en él participan tanto la

industria brasileña como las universidades. Estas medidas proteccionistas en las

telecomunicaciones en armonía con la política nacional de informática implantaron

en Brasil la llamada reserva de mercado para productores nacionales en los

sectores de cómputo, fibra óptica, videotexto, bases de datos y en las antenas

para recepción de señales de satélites. Es importante señalar aquí que el

concepto de “reserva de mercado” concibe al mercado como un recurso nacional

determinado por el trabajo y la riqueza generada por la actividad económica de la

sociedad.

Ha sido el Estado (brasileño) quien ha definido que dicho recurso, el mercado,

debe utilizarse como medio para financiar y propiciar el desarrollo mismo del

sector industrial y de la capacidad tecnológica local.

Actualmente el Centro de Investigación y Desarrollo (CPqD) del Instituto de Física

de la Universidad de Campinas (Unicamp) y Telebras llevan a cabo 87 proyectos

diferentes de alta tecnología para telecomunicaciones e informática.

En el programa de comunicaciones ópticas Telebras ha concentrado su esfuerzo

en el desarrollo de las partes del sistema que cuentan con más amplio mercado y

que tienen mayor contenido tecnológico como son, la fibra óptica, los multiplexores

y los láser. Para ello cuenta Brasil con los mayores yacimientos de cuarzo en el

mundo, razón por la cual no depende de las importaciones para la fabricación de

su fibra. El resto de dispositivos del sistema óptico que no pertenecen al proyecto

específico del CPqD, se desarrolla en otras instituciones o empresas. Entre ellos

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Page 31: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

podemos mencionar el cable, del cual se encarga, entre otras ocho empresas, la

Pirelli. Esta a su vez satisface la demanda de otros mercados que no son el de

Telebras.

También las técnicas de corte y ensamble, los instrumentos de medición y los

conectores se fabrican fuera del CPqD. De estos últimos se encargan

principalmente la Compañía Paulista de Fuerza y Luz (CPFL) y el Centro de

Pesquisas de Electrobras (CEPEL).

La comercialización de los productos de tecnología avanzada que desarrolla el

CPqD se efectúa a través de diversas empresas. En el caso de la fibra óptica,

algunas de las empresas que atienden la demanda de Telebras son: ABCXtal, a la

que el gobierno encargó 17,000 kilómetros de cable de fibra óptica, PHT Promon y

Elebra Telecon, ambas participantes en el sistema de telefonía digital denominado

Trópico; GTE-Multitel, del grupo Leopoldina-Cataguares; Pirelli y NEC do Brasil.

Brasil ha desarrollado tres familias de fibra óptica para diversas aplicaciones: la de

vidrio-vidrio (monomodo) para telecomunicaciones; la de vidrioplástico para

telemetría y comando; y la de plástico-plástico para iluminación de campos. La

fibra monomodo, desarrollada en el CPqD, se ha venido instalando en escala

considerable en las troncales urbanas de las principales ciudades (Sao Paulo, Rio

de Janeiro, Brasilia y Belo Horizonte), con capacidad para transmitir 480 canales

de voz, aunque pueden atender casos especiales de 1920 canales. La fibra para

control de procesos se ha instalado en hidroeléctricas (ltaipú por ejemplo) y,

finalmente, la fibra destinada a señales de luz, está satisfaciendo la demanda de

iluminación quirúrgica y tableros de automóviles.

El desarrollo de la industria brasileña de fibras ópticas está claramente diseñado

para satisfacer no sólo la demanda interna sino para competir en los mercados

internacionales.

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Page 32: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

5.2. PRODUCCIÓN EN MÉXICO

El terremoto que el 19 de septiembre de 1985 sacudió a la ciudad de México

puede considerarse como el acontecimiento que intensificó el desarrollo de

proyectos para instalar fibra óptica en este país. A unos minutos del sismo el

director del TELMEX (la compañía telefónica mexicana) recibió el siguiente

informe: "Están perdidos treinta años de telefonía, se nos cayeron las centrales de

larga distancia, se nos cayeron las microondas y por otra parte, todos los circuitos

del norte con el sur del país están caídos". Con el derrumbe de los edificios en

donde estaban las centrales telefónicas de larga distancia, la ciudad de México

quedó incomunicada del resto del país y del mundo. Una vez concluidos los

trabajos de emergencia, se decidió construir cuatro nuevas centrales telefónicas

digitales para larga distancia, cada una de ellas capacitada para asumir el control

maestro del sistema en caso de que alguna sufriera daño. Estas centrales (San

Juan, Vallejo, Morales y Estrella) fueron interconectadas con fibra óptica e

inauguradas en agosto de 1986. A partir de entonces la empresa telefónica dio a

conocer otras tres etapas para la instalación de fibras ópticas que incluyen enlaces

entre canales de la Ciudad de México y además rutas interurbanas entre la capital

de la República y ciudades de otras entidades federativas como Puebla,

Guanajuato y Morelos.

El terremoto de 1985 aceleró la decisión del gobierno de México para cablear con

fibra óptica las nuevas centrales de la empresa telefónica estatal, pero no fue este

trágico acontecimiento lo que marcó el ingreso de México al campo de las

comunicaciones ópticas.

Desde principios de la década de los ochenta, la empresa Condumex (antes

llamada Condumen-Anaconda-Pirelli), fabricante de conductores eléctricos,

estudiaba ya la forma de producir el cable para cubrir la fibra óptica. Para cuando

Telmex decidió intensificar el proceso de modernización de los sistemas

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Page 33: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

telefónicos, Condumex tenía ya en el mercado una familia de cables: el monotel, el

bitel, el multitel y el helitel. Esta empresa, junto con la NEC, la ITT y la Ericsson (a

través de Latincasa) fue proveedora de la fibra óptica con la cual se

interconectaron las nuevas centrales telefónicas construidas después del

terremoto. Condumex, principal proveedor para esta primera etapa de cableo,

tiene otro cliente gubernamental además de Telmex y éste es la Comisión Federal

de Electricidad, responsable de la construcción de la planta nucleoeléctrica de

Laguna Verde. Para llevar a cabo funciones de control en

esta planta, Condumex ha preparado cable de fibra óptica, siendo ésta una de las

aplicaciones que la empresa ve más promisorias.

Las aplicaciones que hasta el momento se han hecho de la fibra óptica en México

son telefonía, televisión y control de procesos. En el panorama mexicano

aparecen también varios centros de investigación estatales, universitarios y de

empresa; unos dedicados a investigación básica y otros dedicados al desarrollo de

equipos transmisores optoelectrónicos. Entre ellos cabe mencionar al Instituto de

Investigaciones Eléctricas (IIE), a la Universidad Nacional Autónoma de México, al

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, al

Departamento de Ingeniería Eléctrica del Centro de Investigación y Estudios

Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, y al Centro de Investigación

Tecnológica de Telmex.

5.3. PRODUCCIÓN EN ARGENTINA

En 1982 se pone en marcha en Buenos Aires el llamado cinturón digital que

consta de seis centrales tándem enlazadas con fibra óptica. Para este proyecto de

la Empresa Nacional de Telecomunicaciones, que cubre 320 kilómetros, fueron

contratadas la compañía NEC, misma que suministró la mayor parte de los

equipos, y la Sumitomo, empresa japonesa que además de poseer tecnología de

cable se dedica a la fabricación de máquinas de empalme. Cabe señalar que para

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Page 34: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

la instalación de este cinturón digital en la Capital Federal, se efectuó una licitación

ganada por la NEC, empresa asociada con la argentina Pecom S.A. En Argentina

está instalada también la firma Pírelli que importa la fibra óptica y produce el cable.

En conclusión Para América Latina, igual que para el resto de los países del

Tercer Mundo que han dado los primeros pasos en el terreno de las fibras ópticas

(como Indonesia, Irak, Arabia Saudita, Singapur, Sri Lanka) el momento presente

plantea grandes desafíos. Estos países han ido transitando durante esta segunda

mitad del siglo por diferentes generaciones de tecnología informativa, sin haber

podido establecer un núcleo industrial endógeno que les permita una mínima

autosuficiencia productiva.

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Page 35: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

6. CONCLUSIONES

La fibra óptica es el cable más eficiente que se tiene en la actualidad para la

transmisión de información en el campo de las telecomunicaciones ya que permite

enviar ondas de luz que contienen una cantidad mayor de datos a velocidades

cada vez mayores.

Dentro de las fibras ópticas, la fibra de sílice dopada con erbio, posee unas

características superiores que la distinguen de otras manufacturadas en base a

otros materiales vítreos tales como baja atenuación en la señal y mejores

propiedades mecánicas.

El sílice es un material abundante en la naturaleza, esto, potencia la producción de

las fibras ópticas dando pie a continuar haciendo desarrollos e investigaciones que

permitan crear procesos y productos innovadores.

El método de deposición química de vapor modificada da como resultados fibras

de calidad superior, además de esto los costos que acarrea el procedimiento son

similares a los otros permitiendo así un mejor desarrollo del material y del proceso

de manufactura.

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Page 36: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

BIBLIOGRAFÍA

www.profeblog.es/jose/wp-content 4

Apuntes de la asignatura comunicaciones ópticas. Universidad de las Palmas de

Gran canarias Madrid España

www.profeblog.es/jose/wp-content 5

Optical Communication Systems. John Gowar

www.unefatelecom.com.ve

www.orbita.starmedia.com/fortiz/Tema10.htm

Optical Fiber Communications. Principles and Practice. John M. Senior

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Page 37: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

ANEXOS

ANEXO A. Aspectos a considerar en el manejo del sílice (SiO2).

RIESGOS TOXICOLÓGICOS:

Inhalación: En sus formas cristalinas, causa un tipo de fibrosis pulmonar

conocida por “silicosis”, con ormación de nódulos en el tejido pulmonar

alrededor de los vasos sanguíneos en la zona de los bronquíolos

respiratorios. Los síntomas de la silicosis no son específicos de ella, por lo

que puede no ser detectada durante algún tiempo. Sin embargo, la silicosis

continua desarrollándose aún después de haber cesado la exposición. En

su forma más aguda (por exposición a muy altas concentraciones, en

perforación de túneles o galerías, en chorreado de arena, etc.) la silicosis

tarda en desarrolla uno o dos años. La sílice amorfa de por si está

considerada como de baja toxicidad, no obstante siempre en su

composición puede encontrarse un porcentaje de sílice cristalina, que es la

que entraña el riesgo de silicosis. Téngase en cuenta que no hay un

tratamiento efectivo total de la silicosis, por lo que es necesario extremar la

prevención técnica y médica. Puede producirse durante cortos períodos de

exposición irritaciones en las vías respiratorias, tales como bronquitis,

laringitis, etc. La silicosis crónica suele tardar diez años o más en

desarrollarse. Los síntomas son: fatiga respiratoria y tos.

Piel: Puede causar irritación locales debido al afecto abrasivo, pero no deja

lesiones permanentes.

Ojos: Las partículas pueden ser irritantes para el globo ocular, por abrasión

de tejidos, pudiendo quedar incrustadas por impacto en algún caso. Los

síntomas son: Enrojecimiento y dolor agudo.

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Page 38: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

Ingestión: No se han consignado efectos tóxicos.

PREVENCIÓN

Inhalación: Utilizar procesos de manipulación en húmedo para evitar el

desprendimiento de polvo que contenga sílice. Usar asimismo sistemas de

extracción localizada complementados con ventilación general. En caso

necesario usar protección respiratoria (mascarillas con filtro mecánico o con

aportes de aire, autónomos o semiautónomos).

Piel: Usar guantes de protección contra riesgos mecánicos (abrasión).

Ojos: Usar gafas o pantallas que aseguren protección completa contra

polvo e impactos. Si es necesario, combinar con la protección respiratoria.

Ingestión: Ninguna medida en especia

PRIMEROS AUXILIOS

Inhalación: Retirar de la zona contaminada y llevar a lugar de aire limpio.

Requerir rápidamente auxilio médico. En caso de parada respiratoria,

practicar respiración artificial.

Piel: Lavar las partes afectadas con agua, para evitar el efecto abrasivo. Si

la irritación persiste, llevar a revisión médica.

Ojos: Lavarlos con agua abundante durante 10 minutos sobre todo por

debajo de los párpados. Si persiste la irritación o el dolor, Llevar a revisión

médica

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Page 39: PROCESOS DE MANUFACTURA Y MATERIALES PARA LA FIBRA ÓPTICA EN EL CAMPO DE LAS TELECOMUNICACIONES

Ingestión: Ningún cuidado especial.

RIESGO DE EXPLOSIÓN

No es combustible, ni puede causar explosiones o incendios.

RIESGOS POR DERRAMES

De ser posible, recoger el derrame por aspiración y no por medios mecánicos,

para levantar la menor cantidad de polvo. Usar riego con agua pulverizada con el

mismo objeto. Lavar luego la zona con agua en abundancia para arrastrar el

posible polvo. Usar mascarilla con filtro mecánico y protección ocular durante las

operaciones de

control del derrame.

ALMACENAMIENTO

Los recipientes serán resistentes a golpes y desgarros, pudiendo ser de cualquier

material. No es necesaria ninguna característica especial en los locales.

ANEXO B. Innovaciones en el campo de la medicina

FIBROBRONOSCOPIA

El descubrimiento de la fibra óptica revolucionó la broncoscopia, tanto diagnóstica

como terapéutica. Gustav Killian fue el primero que extrajo un cuerpo extraño de

las vías aéreas inferiores con la ayuda de un esofagoscopio Mikulicz-Rosenheim

aplicando anestesia, valiéndole así el título de “Padre de la broncoscopia”. En

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1890, Chevalier Jackson desarrolló un esofagoscopio y diseñó otros instrumentos;

en 1904, creó el broncoscopio con una pequeña luz en la punta, después diseñó

una fuente de luz adicional y un tubo de drenaje. Gracias al avance de estas

técnicas y con el desarrollo y perfeccionamiento de otras, la fibrobroncoscopia se

ha convertido en un palmar de opciones para diferentes formas de diagnóstico y

tratamiento de la patología broncopulmonar.

DESCRIPCIÓN

El fibrobroncoscopio o broncoscopio flexible (FBC) está constituido por paquetes

de fibras ópticas, un canal longitudinal para facilitar la succión y la toma de

biopsias, un mecanismo que permite flexionar la punta con una palanca de control

proximal y lentes objetivos en la punta.

Tiene en lo que se conoce como la cabeza el control de la succión, pieza ocular

con dioptrías que se ajustan y hay un canal donde se aplica la succión, así como

otro canal donde puede aplicarse solución o anestésico y es, a su vez, la entrada

para los aditamentos broncoscópicos, como cepillo, pinzas de biopsia, catéteres,

etcétera.

Está cubierta por un tubo especial de vinil flexible. Su diámetro externo varía de

1.8 mm (ultradelgado) a 6.4 mm (promedio, 6 mm) y el canal de trabajo puede ser

de 0.6 a 3.2 mm (promedio, 2 a 2.2 mm) y la longitud del tubo varía de 400 a 600

mm (la mayoría de 550 a 600 mm). El ángulo de movilidad de la punta hacia arriba

es de 120 a 180° (promedio, 160° a 180°) y en la parte inferior de 60 a 130°

(promedio, 60 a 120°). Las fibras ópticas están dispuestas en el mismo orden,

tanto en el extremo proximal como en el distal para lograr la apreciación de

imágenes adecuadas.

Las fibras de vidrio a su vez están aisladas por otra cubierta de vidrio especial

para mejorar la visión óptica, las fibras más pequeñas proveen mejor resolución,

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pero las muy finas como las de 8 micras pierden iluminación. Tiene otras fibras de

vidrio que transmiten la luz de la fuente de luz externa a la punta del broncoscopio.

Todos los componentes del broncoscopio tienen una disposición perpendicular al

eje longitudinal del instrumento. Está diseñado para ser usado por la mano

izquierda, misma que tiene el control sobre el puerto de succión y el mecanismo

de flexión de la punta, así como el freno que sirve para mantener, en la posición

deseada, la punta del FBC durante los procedimientos; la imagen se ajusta con el

movimiento de las dioptrías en la cabeza del broncoscopio.

Los tipos de broncoscopio son para adultos y niños, los hay convencionales y

ultradelgados; de ellos, algunos tienen canal de trabajo y otros no, cada compañía

diseña sus broncoscopios. Los aditamentos conocidos para el uso del FBC son:

fuentes de luz, cepillos para citología y toma de muestras microbiológicas (cepillo

protegido), pinzas de biopsia, catéter de balón, catéteres para braquiterapia,

catéter para aplicación de pegamento de fibrina, fibras para láser, pinzas para

colocar stents, catéteres para crioterapia,

electrocauterio, cámaras y videocámaras

.

Fuente: Neumología y Cirugía de Tórax

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Broncoscopio flexible actual