EoW July 2008

artículo técnico

Revestimientos primarios de alta resistencia a la cavitación para fibras ópticas Por 1 Huimin Cao, DSM Desotech Inc, Elgin, Illinois, EE UU, y 2 Markus Bulters y 2 Paul Steeman, de DSM Research, Geleen, Países Bajos

Resumen Todos sabemos muy bien que, en fibras ópticas de doble capa de revestimiento, el sistema formado por un revestimiento primario blando combinado con un revestimiento secundario duro constituye una buena protección contra las micro- curvaturas. Sin embargo, este diseño de doble capa genera también tensiones térmicas en el sistema de revestimiento por la diferencia de dilatación y con- tracción térmica entre las dos capas de revestimiento. Sometido a esfuerzo de tracción triaxial, el revestimiento primario blando puede sufrir roturas internas. La cavitación es decir, la formación de cavidades en el revestimiento primario, es un defecto que puede ser perjudicial para las prestaciones de atenuación de la fibra. En este estudio se analiza el mecanismo de cavitación del revestimiento examinando los diferentes tipos de fuerzas que determinan el fenómeno. La resistencia a la cavitación del revestimiento primario es presentada como una propiedad clave para obtener un sistema de revestimiento sólido de altas prestaciones, con las características requeridas de baja sensi- bilidad a las microcurvaturas y de alta resistencia a la cavitación. 1. Introducción Una de las ventajas principales del diseño de revestimiento de doble capa para fibras ópticas es que ofrece mayor protección contra las microcurvaturas respecto al revestimiento de una sola capa. El sistema formado por un revestimiento primario blando, que actúa como capa de amortiguación, combinado con un revestimiento secundario duro, que actúa como capa de protección, ofrece una resistencia al doblado ideal para las fibras ópticas que permite soportar los esfuerzos externos típicos de las instalaciones de cables.

[1] La tensión térmica en el sistema de revestimiento de doble capa es inevitable, debido a las diferentes dilataciones y contracciones térmicas del vidrio, del revestimiento primario y del revestimiento secundario. Las fibras estándares mono- modo o multimodo con revestimientos de doble capa de alta calidad no presentan un aumento de atenuación fuera de las especificaciones durante la variación cíclica de la tempe- ratura, porque la tensión térmica es distribuida uniformemente alrededor de la fibra. Sin embargo, en el caso de fibras con una cierta cantidad de defectos en el sistema de revestimiento, especialmente en el revestimiento primario, se puede observar un alto nivel de atenuación a temperatura ambiente, debido a pérdidas por microcurvatura, y la atenuación puede aumentar drásticamente al bajar de la temperatura a causa de la tensión térmica no uniforme transmitida por los defectos. Los defectos potenciales en el revestimiento primario incluyen partículas y geles, formación de cristales, irregularidades geométricas, delaminación y cavidades. Tanto la delaminación como las cavidades están asociadas a esfuerzos de tracción en el revestimiento primario inducidos térmicamente o mecánicamente. Aunque la delaminación desde el vidrio del revestimiento primario ha sido bien analizada, [3, 4] la posibilidad de formación de cavidades debida a la rotura interna del revestimiento primario no ha sido orientada debidamente. Aunque los revestimientos primarios suelen tener un alto valor de alargamiento cuando están sometidos a esfuerzos de tracción uniaxial, el material de revestimiento puede sufrir roturas internas por esfuerzos de tracción triaxial. En los últimos años DSM Desotech ha llevado a cabo un trabajo de investigación detallado sobre este modo de rotura.

Figura 1 ▲ ▲ : Tensiones térmicas triaxiales en un sistema de revestimiento de doble capa

Tensión térmica

Esfuerzo de tracción (MPa)

Radio μm

Figura 2 ▲ ▲ : Tensiones térmicas calculadas en un sistema de revestimiento de doble capa

Se ha estudiado el mecanismo de formación de cavidades en el revestimiento primario y, a través de un diseño molecular apropiado de la estructura de reticulación de los revestimientos, se ha podido obtener revestimientos primarios de alta resistencia a la cavitación.

2. Mecanismo de formación de

cavidades en la capa de revestimiento primario La formación de cavidades en el revestimiento primario es debida al esfuerzo de tracción triaxial que, para

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EuroWire – Julio de 2008