Construcción de un equipo electro-mecánico automatizado para adelgazamiento de fibras ópticas, modelamientos y evaluación de primeros resultados

Abstract

Se presenta el desarrollo de un equipo electromecánico automatizado para la fabricación de fibras ópticas adelgazadas (tapers), utilizando el método de fusión y estiramiento [1]. El equipo este compuesto de tres partes. La primera parte es para el estiramiento de las fibras, aquí se implementó un sistema constituido de dos bases (carros) que se mueven en sentidos opuestos, estos carros soportan los extremos de las fibras durante el proceso de estirado. La segunda parte es para la fusión de la fibra, en este caso se implementó una base con movimiento oscilatorio de derecha a izquierda a lo largo de la fibra, este carro soporta la flama producto de la combustión de oxígeno y el gas doméstico, la zona optima de la flama para ablandar la fibra tiene un ancho de 2mm. La tercera parte corresponde a la electrónica y la automatización del equipo. En la automatización del primer sistema se utilizó básicamente un motor a pasos, un reductor planetario, un Arduino uno, un driver TB6560 y programas de control que contienen la velocidad indicada anteriormente y parámetros a ingresar para estirar la fibra. Similarmente para el segundo sistema, en este caso no fue necesario el uso del reductor, ya que el movimiento de la flama no tiene que ser muy lenta. Experimentalmente se determinaron los rangos apropiados para la velocidad de estirado de 4mm/min, para la oscilación de la flama de 5,95mm/s y la temperatura de aproximadamente 850°C. Con el equipo electromecánico construido se elaboraron tapers, para lo cual se ingresan al programa los valores de la longitud de la zona de calentamiento (L0), el parámetro a quien controla el perfil del taper y diámetro de la cintura de la fibra (dc). En el capítulo 4 se presenta dos perfiles de tapers elaborados siguiendo el protocolo, resultando que cuando a es igual a -0,5 o valores cercanos a este, el perfil del taper es lineal, para a igual a 0 el perfil se muestra exponencial. Al hacer la comparación de estos perfiles con los perfiles obtenidos por simulación bajo los mismos parámetros se observó que estos coinciden en el perfil del taper, longitud de cintura y diámetro de cintura. La pérdida mínima de la luz en el proceso de adelgazamiento fue de 30 %, un taper regularmente bueno para ser un equipo elaborado en un corto tiempo. Los resultados obtenidos muestran que con el equipo electromecánico construido se puede elaborar tapers con perfil exponencial, parabólico o lineal, con diámetro de cintura y longitud de taper según nuestros requerimientos.

The development of an automated electro-mechanical equipment for the manu¬facture of tapered optical fiber is presented, using the fusion and stretching method [1]. The equipment is composed of three parts. The first part is for the stretching of the fibers, here implemented a system Constituted by two bases (mobile) that move in opposite directions, these movils support the ends of the fibers during the stretching process. The second part is for the fusion of the fiber, in this case a base with oscillatory movement from right to left along the fiber was implemented, this mobile supports the flame, product of the combustion of oxygen and the domestic gas, the zone optimum flame to soften the fiber has a width of 2mm. The third part corresponds to the electronics and the automation of the system. In the automation of the first system we basically used a stepper motor, a planetary reducer, an arduino one, a TB6560 driver, and control programs that contain the speed indicated above and parameters to enter to stretch the fiber. Similarly for the second system, in this case the use of the reducer was not necessary, since the movement of the flame does not have to be very slow. Experimentally, the appropriate ranges were determined for the stretching speed of 4mm/min, for the oscillation of the flame of 5,95mm/s and the temperature of approximately 850°C. Tapers were prepared with the electro-mechanical equipment built, for which the values of the heating length (L0), the parameter a, which controls the taper profile and the waist diameter of the fiber (dc). In chapter 4, two profiles of tapers elaborated following the protocol are presented, resulting that when a is equal to 0,5 and values near to it the taper profile is linear, for a equal to 0 the profile is shown exponentially. When comparing these profiles with the profiles obtained by simulation under the same parameters, it was observed that these coincide in the profile of the taper, waist length and waist diameter. The minimum loss of light in the thinning process was 30%, a taper regularly good for a equipment developed in a short time.The results obtained show that with the electro-mechanical equipment built, tapers can be prepared with an exponential, parabolic or linear profile, with waist diameter and taper length according to our requirements.