Laseres de Fibra Optica

8/8/2019 Laseres de Fibra Optica

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ReporteTcnico:

Lseres de

fibra

ptica

UniversidadPolitcnica deChiapas

Dafne Aguirre Tovar

Dr. Gilberto Anzueto Snchez

6 de enero de 2010


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ContenidoIntroduccin ........................... ...................... ............................ ................... ............................ ...... 3

Lseres de fibra ptica ....................... ...................... ............................... ................... .................... 3

Estructura de lser de fibra ......................... ....................... ............................ ......................... ... 4

Conceptos bsicos............................... ....................... ........................... .................... ................. 6

Lseres de onda continua.............. ...................... .............................. .................... ................. 8

Ventajas de los lseres de fibra ........................ ............................ ...................... .................... 9

Principales aplicaciones............................ ............................ ...................... ......................... . 10

Empalmes de fibra ptica............................ ........................... ........................ .......................... .... 12

Estancia en el INAOE.......................... ...................... ............................... ................... .................. 23

Conclusiones...................................... ................... ............................ .................... ....................... 26

Referencias ........................... ....................... ............................ ................... ............................. 27

Anexos.............. ........................... ....................... ........................... .................... .......................... 28

Anexo A ........................ ...................... ............................ ..................... .......................... .......... 28

Anexo B....................... ............................ ......................... .......................... ........................... . 30

Anexo C ............................ ....................... ........................ ........................... .......................... . 30

Anexo D ............................ ....................... ........................ ........................... .......................... . 31


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Introduccin

El proyecto tiene como objetivo realizar nuevos sistemas de lseres de fibra ptica, por lo que se

analizaron los sistemas de fibra ptica y se tomaron en cuenta estos esquemas para la realizacin

de nuevos prototipos que se realizaran para aplicaciones de lseres de fibra ptica, una de estas

principales aplicaciones es la creacin de sensores que puedan ser utilizados para sensado de

nuevos parmetros o parmetros existentes, los cuales se desean mejorar o tener lecturas de

mayor fiabilidad.

En este reporte se describe brevemente el concepto de lseres de fibra ptica, despus se

mencionarn los esquemas y avances en lseres de fibra ptica y al finalizar se sealarn las

aplicaciones y propuestas de creacin e implementacin de estos.

Posteriormente se detalla una parte muy importante del proyecto, el empalme de fibras pticas

en el cual se mencionan los pasos para realizar un empalme de calidad, con bajos niveles de

prdidas y sobre todo, utilizando uno de los mtodos ms revolucionarios en estos das, el cual es

el empalme por medio de fusin.

A raz de esta experiencia en el proyecto, decid realizar una estancia de investigacin en el INAOEa cargo del Dr. Evgeny A. Kuzin, miembro nacional del Sistema Nacional de Investigadores, nivel 3,

con el cual estuve trabajando en el rea de fibras pticas.

Lseres de fibra ptica

Los lseres de fibra han sido objeto de una gran investigacin en los ltimos 20 aos desde su

primera demostracin. En todas partes del mundo se ha explotado su potencial o las propiedades

de su emisin y su habilidad para generar luz a diferentes longitudes de onda, para su aplicacin

en reas tales como telecomunicaciones, procesamiento de materiales, procesamiento de seales

y medicina, se usan diferentes medios de ganancia, esquemas de bombeo y diseos de cavidades.

Las fibras lser ofrecen grandes ventajas sobre otros medios lseres, son del tamao de un

cabello, tienen un umbral de dao muy alto, ofrece una excelente disipacin del calor. No tienen

lmites de ancho de banda lo cual permite mayor eficiencia en el uso de la luz de bombeo,

presentan una excelente calidad de haz, as como una muy buena estabilidad de la temperatura y

la longitud de onda de emisin. En este trabajo se presenta un primer diseo de una cavidad para

un lser de fibra ptica el cual se utilizar en aplicaciones mdicas.


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Los amplificadores de fibra han sido dispositivos muy tiles en todos los esquemas de las redes de

comunicaciones pticas al reemplazar a los repetidores electrnicos en las lneas de transmisin

pticas. Cuando un amplificador se complementa con un resonador y una fuente de bombeo, se

puede obtener emisin lser.

Diferentes iones de tierras raras como erbio, neodimio e iterbio, se pueden utilizar

para que los lseres de fibra sean capaces de operar en una amplia gama de longitudes de onda

que se extiende de 0.4 a 4 m.

El primer lser de fibra ptica, presentado en 1961, utiliz fibra dopada con neodimio, con

dimetro de ncleo de 300 micras. Se usaron fibras de silicio con bajas prdidas para hacer un

diodo lser en 1973 mucho antes de que estos fueran adquiribles. Aunque se realiz investigacin

en este tiempo, no fue hasta 1980 que los lseres de fibra fueron totalmente desarrollados. Se

empez a trabajar con fibras dopadas con neodimio y erbio, pero tambin con dopantes comoholmio, tulio etc.

A partir de 1989, el lser de fibra dopada con erbio (EDFLs) se convirti en el

objeto de una intensa atencin. Estos lseres son capaces de producir pulsos pticos cortos en la

regin espectral de 1.55 m y son tiles para una variedad de aplicaciones. Los lseres de fibra

dopada con iterbio han atrado una atencin renovada a partir de 2000 debido a su potencial para

producir altos niveles de energa.

Figura 1 Esquema de bombeo para una conversin lser. Niveles de energa para Tm

Estructura de lser de fibra

En la Figura 2 se muestran los componentes bsicos de un lser. Estos son el medio de ganancia,

que es capaz de producir luz cuando la energa de excitacin es aplicada en l. El espejo frontal y

trasero son parte del resonador que asegura que la luz se refleje de ida y vuelta por medio de la


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ganancia del medio, de esta manera se aumenta la intensidad y se reduce la dispersin angular. La

fraccin de luz que pasa por el espejo frontal es lo que se convierte en el lser.

Figura 2 Componentes bsicos de un lser de fibra

Para un lser de CO2 el medio de ganancia es una mezcla de gases (principalmente de helio,

nitrgeno y dixido de carbono) y la energa de excitacin proviene de la descarga elctrica a

travs del gas. La longitud de onda del lser es de 10.6m. Para un lser de estado slido, el

medio de ganancia ser tpicamente una barra de YAG (itrio-aluminio granate) dopado con

aproximadamente el 1% de Nd (Neodimio) los tomos y la energa de excitacin ser dada por la

luz del ancho de banda de una fuente de arco continuo. La longitud de onda del lser es 1.064m.

Para un lser de fibra el medio de ganancia es la fibra por ejemplo una fibra de vidrio dopada con

iterbio, con la energa de excitacin proporcionada por diodos lser, que funcionan alrededor de

950 nm, junto con diversos sistemas en el ncleo de la fibra dopada. El rayo lser de longitud de

onda es tpicamente en el rango de 1.07m a 1.09m. Obviamente, las dimensiones fsicas del

medio de ganancia para el lser de fibra son muy diferentes de otros tipos de lser. A Nd: YAG

varilla puede ser de 200mm, una descarga de CO2 cerca de 2 metros, pero el aumento de fibra en

un lser de fibra ser de 10 metros de largo.

Los reflectores utilizados en un lser de fibra son fsicamente muy diferentes de los lserestradicionales. Normalmente, el espejo se forma a partir de un recubrimiento sobre el sustrato

dielctrico, que se transmite en la longitud de onda del lser para el acoplador de salida. Para un

lser de fibra, una rejilla de bragg se usa en el ncleo de la fibra. Estas rejillas de Bragg en fibra

(FBGs) consistirn en una variacin peridica de los ndices de refraccin. El perodo longitudinal

de la reja determina la longitud de onda de la luz reflejada, y la magnitud de la variacin de los

controles, el porcentaje reflejado. La Figura 3 es un esquema de una construccin tpica de un

lser de fibra.


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Figura 3 Esquema de lser de fibra

Conceptos bsicos

Los conceptos importantes en los lseres de fibra ptica son la ganancia ptica, el diseo de

cavidad, umbral lser y potencia de salida. A continuacin se explican estos detalladamente.

Ganancia ptica: Los esquemas de bombeo pueden ser clasificados en tres o cuatro niveles de

esquemas. Tambin es posible es posible en lseres conocidos como lseres de conversin, un

ejemplo de esto es la figura 1 que muestra el bombeo de un lser dopado con Tm. En este

esquema de bombeo, dos o ms fotones de la misma fuente lser (o de diferentes lseres) son

absorbidos por el dopante as como es elevado a un estado excitado donde la transmisin de

energa excede la energa individual de cada fotn bombeado. Como resultado, el lser opera en

una frecuencia mayor que la del lser bombeado, un fenmeno conocido como alta conversin en

ptica no lineal. Esta clase de bombeo ha atrado la atencin desde que se pudo usar para hacer

lseres de fibra azules que son bombeados con lseres semiconductores operando en la regin

infrarroja.

Diseo de cavidad: Los lseres de fibra pueden ser diseados con una variedad de cavidades. La

cavidad lser ms comn es conocida como cavidad Fabry-perot, la cual est hecha mediante el

posicionamiento de una ganancia media entre dos espejos de alta reflexin.

Las cavidades de anillo son usualmente utilizadas para realizar una operacin unidireccional dellser. Una ventaja adicional es que el anillo puede estar hecho sin espejos. En este diseo simple,

dos puertos del WDM son conectados juntos para formar una cavidad de anillo como la mostrada

en la Figura 4.


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Figura 4 Esquema de cavidad unidireccional de anillo usada para lseres de fibra.

La primera vez que se us la cavidad de anillo fue en 1985 hecha para un lser de fibra dopada con

Nd. Desde ese entonces, nuevos diseos se han realizado como el de la Figura 5, que especifica un

diseo usado para un modo cerrado. Esta configuracin se refiere a la cavidad de figura 8 que le

debe el nombre a su apariencia.

Figura 5 Esquema cavidad figura 8.

Umbral del lser y potencia de salida

Los dos parmetros caractersticos de un lser son el umbral de potencia de bombeo y la eficiencia

con la que el lser convierte la potencia de bombeo en la potencia del lser una vez que ha llegado

al umbral. El umbral del lser es determinado por el requerimiento de ganancia para compensar

las prdidas de la cavidad durante el procedimiento [30]. Considerando una cavidad Fabry-Perot,

formada por dos espejos las condiciones del umbral estn dadas por:


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Dnde:

G=factor de amplificacin de un solo paso

= perdidas internas dentro de la cavidad

La frmula del factor del factor de amplificacin est dado por:

Lseres de onda continua

Los lseres de fibra pueden ser usados para generar ondas continuas de radiacin al igual como

pulsos pticos ultracortos. Los efectos no lineales asociados con la fibra usada tienen un rol

relativamente bajo para algunos lseres hasta que la potencia excede una gran cantidad de watts.

Esto se vuelve importante para lseres de fibra dopada con iterbio que son capaces de alcanzar

niveles de potencia mayores a 1kW.

Lseres de fibra dopada con Neodimio

Los lseres de fibra dopada con Neodimio fueron los primeros en llamar la atencin debido a que

podan ser bombeados con un semiconductor operando cerca de 800 nm. En 1993 se

pudieron obtener 5W de potencia de un lser de fibra dopada con Neodimio.

Lseres de fibra dopada con Iterbio

El neodimio y el iterbio pueden emitir luz cerca de los 1060 nm cuando las fibras dopadas sonbombeadas a una longitud de onda adecuada. El uso del iterbio tiene ventajas varias ventajas

como la ausencia como estado excitado de absorcin, la amplia ganancia, el espectro de absorcin

y la posibilidad de obtener altos niveles de potencia.

En aos recientes, la bsqueda para altas potencias ha hecho un rpido desarrollo en lseres de

fibra dopada con iterbio y amplificadores.

Una respuesta es ofrecida mediante la tcnica de enrollado de fibra. Si una fibra multimodal es

enrollada con un radio adecuado, el continuo doblado de la fibra mejora dramticamente las

prdidas para modos de alto orden.


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Figura 6 Diferencia de prdidas para dos modos de bajo orden en funcin del dimetro de sus ncleos para una

longitud de 10m de fibra enrollada.

Lseres de fibra dopada con erbio

Los lseres de fibra dopada con erbio (EDFLs) pueden operar en varias regiones de longitud de

onda, que van desde el visible hasta el infrarrojo lejano. La regin de 1.55 m ha atrado mucha

atencin debido a que coincide con la regin de bajas prdidas de silicio usada para

comunicaciones pticas.

El comportamiento de los EDFLs mejora considerablemente cuando son bombeados a una

longitud de onda cerca de 0.98 o 1.48 m debido a la usencia de estado excitado de absorcin, los

lseres semiconductores fueron desarrollados para operar a estas longitudes de onda

inicialmente.

Ventajas de los lseres de fibra

Los lseres de fibra tienen grandes ventajas principalmente en el mbito industrial debido a su

diseo nico.

1. Flexibilidad de procesamiento

2. Costo reducido de funcionamiento

La alta eficiencia de la fuente de bombeo y de la extraccin del medio de ganancia produce una

muy alta eficiencia de conexin del lser, por lo general alrededor del 25-30%. Esto conduce a una

reduccin de los requisitos de suministro elctrico, reducir los costos de operacin, una cabeza

lser compacto y de diseo PSU y la reduccin de los requisitos de ventilacin con aire refrigerado

posible hasta 300W.

3. Alto nivel tecnolgico


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Los diodos lser de bombeo de las fuentes utilizadas para muchos servicios comerciales de lseres

de fibra usan desarrollos tecnolgicos de la industria de fibra ptica de telecomunicaciones y

tienen una fiabilidad altamente probada. Esto ha hecho que los productos de lseres de fibra que

se ofrecen actualmente en el mercado puedan llegar a durar hasta 100,000 horas MTBf para sus

fuentes de bombeo. Esto es equivalente a 11 aos de operacin. Debido al tiempo de operacin y

al costo de remplazar un diodo lser hace que la industria tenga gran aceptacin para este tipo de

lseres.

4. Facilidad de entrega y adaptacin

5. Buena fiabilidad y vida til

6. Alta estabilidad

7. Tamao pequeo

En general esas son las ventajas de los lseres de fibra en la industria en relacin con lseres de

bulto, pero en los ltimos aos la industria ha encontrado las siguientes ventajas:

1. Diagnstico de errores

2. Precio inferior a un lser de potencia equivalente

3. Posibilidad de funcionamiento con software existente

4. Posibilidad de aumentar el rendimiento mediante mejoras peridicas

Principales aplicaciones

Los lseres de fibra son ideales para los tipos de ambientes mdicos, equipo de cmputo, y las

industrias de la electrnica. El pequeo tamao del lser hace posible la eliminacin de los

complejos sistemas de refrigeracin, y a su vez tiene excelentes propiedades de bombeo

constante y un rpido calentamiento que los hacen ideales para aplicaciones en fabricacin. Corte

de los stents (Figura 7), los cuales son usados en aplicaciones mdicas para sostener reas abiertas

de las arterias reducidas debido a la arterosclerosis, marcapasos costura de soldadura y bateras.

La soldadura por puntos de flexiones y conjuntos de suspensin, tales como lectura y escritura de

la cabeza en la fabricacin de computadoras, se est considerando, como transductores de

presin de soldadura.


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Figura 7 Sistema de suministro stent

Figura 8 Espesor de un material contra el tiempo de corte

Los lseres de fibra son buenas herramientas para corte, como la de una mquina de placas para

soldar (Figura 9).

Dependiendo del tipo de material y espesor ser la velocidad y la potencia que el lser de fibra

ptica tendr para realizar su trabajo (Figura 8).


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Figura 9 Cortes de placas para soldar

Empalmes de fibra pticaEl primer paso en la implementacin de cualquier sistema basado en fibras pticas es la alineacin

o conexin de las mismas. Existen en el mercado una serie componentes que se pueden emplear

como uniones temporales o permanentes. Para realizar una unin permanente de fibra se utiliza

una empalmadora, dispositivo que sirve para unir una fibra y otra mediante una descarga

elctrica; esta tcnica es la ms usada y recomendada (Figura 10 y Figura 11). Uno de los

problemas a resolver es seleccionar los sistemas que en forma temporal puedan ayudarnos a

conectar sistemas de fibras pticas y de esta forma generar los nuevos conocimientos, es decir

que de esta manera el tener la oportunidad de que con la experimentacin de nuestrosdispositivos uno pueda inmigrar a los sistemas que finalmente requerirn de sistemas

permanentes y darn conclusin a un prototipo final.

Figura 10 Fotografa de la pantalla de una empalmadora que realiza una unin permanente mediante descarga

elctrica.


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Figura 11 Alineacin fsica de dos fibras pticas

La calidad de un empalme de fibra ptica puede ser medida por dos parmetros, por el nivel de

prdidas en la fibra y su resistencia, estos dos parmetros sern explicados posteriormente.

El proceso de empalmar una fibra ptica por medio de fusin puede ser separado en varias etapas.

En la Figura 12 se presenta un diagrama de la secuencia y los pasos para realizar un empalme

exitoso(1). A continuacin describiremos el procedimiento para realizar un empalme adecuado de

fibra ptica.

Primeramente se retira la proteccin en la que se encuentra la fibra ptica. El recubrimiento debe

ser quitado, cuidando no daar a la fibra ptica en esta parte del proceso. A continuacin se

deben identificar las terminaciones o las puntas de las fibras pticas que se desean empalmar, las

caras de las fibras deben estar completamente planas esto se obtiene realizando un buen corte.

Despus de haber alineado las fibras se procede a poner en a las fibras en la empalmadora por

fusin que realizar el empalme y posteriormente se verifica el nivel de prdidas del empalme

cuidando que este sea lo ms pequeo posible.

Posteriormente se realizarn pruebas del funcionamiento de la fibra colocndolo en un arreglo

ptico y si la funcin lo requiere se le pondr una proteccin del ambiente empacndolo en unaproteccin para empalme.

Las fibras deben ser alineadas lateralmente cada una hasta que las caras estn paralelas. Debido a

que los empalmes que se realizan son para pruebas de laboratorio no es necesario que tenga una

resistencia mecnica ni que el empalme tenga algn recubrimiento o proteccin en el lugar donde

se realiz el empalme ya la fibra ptica no estar sometida a fuerzas exteriores y se encontrar en

un lugar establecido libre de agente externos que puedan llegar a daar.


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Figura 12 Diagrama del proceso de empalme por fusin

Debido a que los empalmes por fusin son frecuentemente usados, para el proceso de empalme

de fibras hay varios tipos de empalmadoras por fusin.

Un diagrama general de los componentes que utiliza una empalmadora se muestra en la Figura 13.

Una empalmadora por fusin mnimamente necesita una fuente de calor (vase Anexo A) y

tambin una base para los sujetadores (Anexo B); estas bases estarn en ambos lados de loselectrodos y darn el movimiento para la alineacin.

Las empalmadoras tambin incluyen otros aditamentos como microscpicos y cmaras CCD,

microprocesadores que pueden determinar si una fibra ptica est alineada (1), adems de una

pantalla LCD (Anexo A) donde se podr ver las operaciones realizadas en el microprocesador para

que el usuario pueda corregir el empalme.


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Figura 13 Componentes de empalmadora por fusin

El primer paso para el proceso de empalme por fusin es quitar la cubierta exterior (Anexo D); al

haber realizado esto, se proceder a la extraccin del recubrimiento de polmero de la fibra ptica

por medio de un pelador (Anexo B). Es importante que este paso, al quitar el recubrimiento se

haga con extremo cuidado, ya que aplicarle demasiada fuerza puede provocar que la fibra ptica

pueda llegar a quebrarse y afecte su resistencia mecnica y se vuelva vulnerable. Es primordial

usar el material adecuado para realizar el paso de remover la fibra debido a que puede

comprometer el estado de la fibra y si se usa algn otro instrumento tambin podra causar daos

al usuario. Al terminar el paso de pelado, se procede a realizar el segundo proceso que es el de

cortado, es importante que se realice de manera correcta pues con esto se evitarn problemas

posteriores en deformacin de fibras e incompatibilidad de ncleos debido a deformaciones.

Previo al proceso de corte es necesario que la fibra ptica se limpie de impurezas que esta pueda

contener debido al recubrimiento por lo que se hace una limpieza con toallas secas que se

humedecen con alcohol isoproplico para eliminar cual rastro de suciedad que pueda evitar que el

empalme se realice. (Figura 14).


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Figura 14 Materiales necesarios para limpieza de fibra ptica

Para realizar el proceso de cortado de manera exitosa es necesario posicionar a la fibra ptica en

un sujetador (Figura 15), este paso debe ejecutarse con gran precisin ya que el sujetador (Anexo

C) servir en el proceso de corte y de fusin. Este ser el que contendr la fibra ptica para

colocarla en la base de la empalmadora.

Figura 15 Fibra ptica en sujetador


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Al tener la fibra ptica en el sujetador se dispondr a colocar el sujetador en dentro de la

cortadora (Figura 16), se debe verificar que la fibra este en la posicin correcta, que la fibra rebase

la posicin del disco de corte para que el corte que se realice sea de calidad.

Figura 16 Fibra ptica en sujetador en proceso de cortado

Para realizar el corte es necesario posicionar al disco de corte en la posicin inicial antes de colocar

el sujetador en la ranura especificada y posteriormente cerrar el cortador para que el disco se

desplace y corte la fibra ptica.

Figura 17 Proceso de corte

Debido que la empalmadora por fusin (Anexo A) ejecuta el empalme basado en la imagen de las

dos fibras pticas que se desean empalmar, es de vital importancia que las fibras tenga un corte


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preciso y que las fibras estn libres de polvo u agente. Al tener las dos fibras preparadas, esto se

refiere al proceso de pelado, remover el polmero, limpieza y cortado, se procede a pasar al paso

de alineacin y fusin.

El calentamiento es el proceso principal del proceso de empalme de fibra ptica por fusin,

porque de este se soldaran las dos fibras.

Como se mencion anteriormente, las mquinas empalmadoras utilizan diferentes fuentes de

calor para la formacin de la unin, pero en los principios de este paso son principalmente los

mismos para las empalmadoras que utilizan electrodos a las que utilizan otro tipo de fuente de

calor. (1).

En la Figura 18 se presenta un esquema de los puntos importantes que ocurren en la descarga de

calor en el proceso de fusin.

Figura 18 Proceso de calentamiento

La primera etapa del proceso se denomina pre-fusin, esta etapa es la que se mencionaba

anteriormente que sirve para la limpieza de la fibra ptica. Los contaminantes que se eliminen

ayudarn a tener un buen empalme y que el proceso se realice de manera correcta. La segunda

etapa es donde se colocan los sujetadores con las fibras pticas dentro de la empalmadora, (Figura

12) es importante que no haya una sobre posicin de fibras ya que si no existe un espacio entre

fibras el alineamiento de ests ser imposible.


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Figura 19 Etapa 2 del proceso de fusin

Teniendo las fibras pticas en las bases de la empalmadora, las cuales harn el proceso de

alineacin, comprobando el corte correcto de la fibra y un teniendo un espacio para realizar la

fusin, se pasa a la tercera etapa donde se verifica que exista una coincidencia entre ncleos de las

fibras, todo esto por medio de la cmara que verifica todos estos aspectos.

Figura 20 Fibra ptica previa a la etapa 3

Dada las condiciones anteriores, la fibra se encuentra prepara para ser fusionada (Figura 20), por

lo cual se desprende la descarga por medio de los electrodos que hacen la fusin de la fibra.

Cuando se realiza el proceso de fusin las fibras son presionadas a estar juntas donde se solapan

para por una longitud entre 2 a 20 m, esto debido a la tensin superficial, la viscosidad y la

difusin dopante de las fibras y de esta manera evitar que el empalme no se pueda efectuar.


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Al efectuar la descarga de calor, la fibra se enfriar rpidamente dejando as una fibra empalmada

con un ndice de prdidas debida a la descarga de calor. (Figura 21).

Figura 21 Fibra ptica despus del proceso de fusin

Despus de haber realizado esto se podr decir que el proceso de empalme con una prdida de0.01 dB, el cual es el nivel de atenuacin resultante o las prdidas debidas a la fusin. (Figura 23).

En la Figura 22 se representan las etapas ms importantes de este proceso en la parte 1 se puede

ver la alineacin de la fibra monomodal, posteriormente en la parte 2 se puede aprecia de manera

esquemtica se aprecia la descarga elctrica que provienen de los electrodos. Y por ltimo en la

parte 3 se aprecia el empalme y se especifica el lugar donde se encuentra empalmada la fibra.


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Figura 22 Diferentes pasos en el proceso de empalme por fusin

El valor de las prdidas por acoplamiento es la caracterstica ms importante para evaluar la

calidad de un empalme. Estas prdidas se realizan en el momento en que los electrodos realizan el

arco elctrico entre las dos fibras, si el proceso que se detall anteriormente se llev

adecuadamente las prdidas sern bajas. El nivel de prdidas est dado en dB, que representa las

prdidas de potencia de seal que sera la luz que se transmite por medio de la fibra ptica.

Empalme

Ncleo

Fusin

(1)

(2)

(3)


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Figura 23 Empalme resultante

Para poder ver el nivel de prdidas que en realidad se tiene, se realiz una serie de empalmes, en

los cuales despus de haber realizado el mtodo que se ha explicado, se pudo encontrar que el

nivel de prdidas de los empalmes que se han realizado va desde los 0.2 dB 0.4 dB, lo cual es una

escala bastante aceptable para un empalme de fibra ptica, teniendo en cuenta que los 0 dB escasi un empalme realizado de manera muy precisa desde la preparacin de la fibra, que incluye la

etapa de limpiar y acondicionar la fibra, hasta su colocacin dentro de cada sujetador de los

extremos que se deseen empalmar (Figura 24).


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Figura 24 Nivel de prdidas en 5 empalmes de fibras pticas.

Estancia en el INAOE

Derivado de la investigacin que haba estado realizando en la universidad politcnica de Chiapascon el Dr. Gilberto Anzueto Snchez, realic una estancia de investigacin en el Instituto Nacional

de Astrofsica, ptica y Electrnica, con el Dr. Evgeny A. Kuzin y el C. a Dr. Ariel Rosas, esta

estancia tuvo una duracin de dos semanas en la cual pude participar en el proyecto

Optimizacin de la doble etapa de un bombeo simple a una fibra dopada amplificada con erbio

con alta amplificacin por pulsos de frecuencia a nano escala , donde aplique conocimientos que

adquir durante los aos de estudio dentro de la universidad como son mtodos numricos,

circuitos elctricos entre otros, pero fueron de gran ayuda las nuevas herramientas que se

adquirieron durante el trabajo en el proyecto, como fue el de empalme de fibras pticas y

programacin en Matlab, aparte de las nuevos nociones de ptica que tena.

El proyecto en el cual colabor tiene grandes aplicaciones en el rea de medicina y

comunicaciones, esto de forma que la investigacin bsica logr tener un impacto dentro de las

tecnologas existentes y ofrezca nuevas soluciones a los problemas actuales.

El circuito con el que el Dr. Evgeny estaba trabajando era el que se muestra en la Figura 25, el cual

se encuentra compuesto de bombeos con diferente longitud de onda, una rejilla de bragg, un

acromador para poder elegir la longitud de onda de bombeo.


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Figura 25 Arreglo experimental

Para poder generar el efecto Raman se necesitan cantidades grandes de fibra ptica, se utilizaron

dos tipos de fibras, una fibra monomodal ls y una true wave, de esta manera se buscaba tener los

efectos de la dispersin de Raman en la salida como se puede ver en la Figura 29.

Figura 26 Fibra SMF-LS y True wave


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El arreglo experimental fuer realizado en mesas pticas especiales para este tipo de

procedimientos en donde se colocaron todas las monturas y se realizaron los empalmes

necesarios para este proyecto.

Figura 27 Laboratorio de fibras pticas INAOE

Por medio del osciloscopio se poda ver la salida mediante un convertidor de luz a un parmetro

que poda ser ledo por el osciloscopio, el cual mostraba el pulso de Stokes y la intensidad y las

variaciones del experimento.

Mediante el acromador se poda elegir la longitud de onda, este aparato se manejaba por mediode una PC que tambin controla motores a pasos como principio de funcionamiento del mismo.

Figura 28 Arreglo experimental fsico


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Figura 29 Osciloscopio para visualizar salida de arreglo experimental

Las dos semanas que particip en el centro de investigacin, me di cuenta de lo valioso que fue

tener experiencia realizando empalmes en fibra ptica, ya que estos pueden determinar

parmetros de gran importancia, como es la potencia de salida del arreglo ptico, es importante

tener las habilidades necesarias para determinar los valores de algunas variables de gran

relevancia como es el largo de las fibras que se utilizaran, la dispersin de las mismas y

primordialmente saber el anlisis de los resultados, ya que esto ayudar a saber qu impacto

tendr nuestro proyecto una vez que este se termine.

Estas habilidades son las que he podido desarrollar al estar participando en este proyecto y son de

gran utilidad no solo en el rea de investigacin, sino en el desarrollo y participacin con los

dems investigadores.

Conclusiones

Participar en el proyecto PROMEP como becaria del Dr. Gilberto Anzueto Snchez ha representadopara mi grandes oportunidades, ya que he puesto en prctica los conocimientos de ingeniera

mecatrnica que tengo hasta el momento en diferentes aspectos como programacin, electrnica,

adems de la implementacin de herramientas que he tenido que poner en prctica como la

elaboracin de reportes y bsqueda y sntesis de informacin, lo anterior ha sido de gran

provecho, pero lo ms importante es la oportunidad de adquirir nuevos conocimientos en el rea

de ptica, esto debido a que muchos conceptos como efecto Raman y muchos otros conceptos

han sido totalmente nuevos, por lo que he tenido que aprender en poco tiempo conceptos

importantes de ptica no lineal.


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Es importante recalcar, si bien no era parte del proyecto realizar una estancia en otro centro de

investigacin sobre ptica, el trabajo durante este tiempo en el proyecto ha aumentado los

conocimientos y el gusto por el rea de ptica, ya que tiene un campo de aplicaciones muy

extenso que va desde el rea de comunicaciones hasta aplicaciones mdicas. Es por esto que

decid realizar una estancia en un centro de investigacin, esto por conocer un nuevo ambiente y

saber de las ltimas investigaciones en el rea de ptica, esta experiencia result fructfera, ya

que conoc el ambiente de trabajo dentro de un centro de investigacin y particip dentro del

trabajo de otros investigadores como es el C. a Dr. Ariel Rosas y el Dr. Evgeny A. Kuzin, los cuales

apreciaron mis conocimientos en el uso de Matlab, esto en la realizacin de cdigos para la

simulacin de experimentos y en el empalmen de fibras, ambas herramientas aprendidas y

perfeccionadas durante el curso de este proyecto.

Estoy muy agradecida por la oportunidad brindada por el Dr. Gilberto Anzueto Snchez, pues

gracias a l pude tener asesoras acerca de temas de ptica, y comparti conmigo la experiencia

que l posee en el rea de fibras pticas, la cual ha abierto para m muchas oportunidades para la

investigacin en un futuro.

Este proyecto me ha ayudado a ver la serie de aplicaciones que pueden tener los lseres de fibra

ptica, las ventajas acerca de otros lseres existentes y el futuro de estos.

Una de estas aplicaciones es la creacin de sensores basados en estos lseres para diferentes

parmetros fsicos.

Deseo continuar con la investigacin que he realizado durante este periodo, y concluir mi trabajo

con una tesis de grado, en la implementacin y caracterizacin de un lser de fibra ptica, dar

aplicaciones a esto, implementar estos lseres como sensores en reas de conocimiento en las

cuales se necesiten sensores de gran precisin y fiabilidad como en la adquisicin de datos

ssmicos o medicin de presin en lugares donde los sensores actuales no pueden soportar las

presiones en las que operan actualmente.

Definitivamente ser becaria de este proyecto me ha abierto a muchas posibilidades de

conocimientos y nuevas opciones para poder estudiar un posgrado en ciencias, ya que con la

experiencia que en este momento tengo me he dado cuenta que la investigacin es una actividad

que realmente disfruto y que me gustara seguir haciendo.

Referencias

[1] M. J. F. Digonnet, Rare-earth-doped fiber lasers and amplifiers, 2nd

ed. (Marcel Dekker, Inc. NewYork, Basel 2001)

[2] Claudia Sifuentes, lseres de fibra ptica, 1 encuentro participacin de la mujer en la ciencia,Len Guanajuato. Universidad Autnoma de Zacatecas.


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[3] A.D Yablon, Optical Fiber Fusion Splicing, 1st

ed. (Optical Sciences, Springer, New York, 2005).

[4] F.J Duarte, Tunable Laser Applications, 2nd

ed. (CRC Press, New York, 2009).

[5] G.P Agrawal, Applications of Nonlinear Fiber Optics, 2nd

ed. (AP, New York, 2007).

[6] R.L Sutherland, Handbook of Nonlinear Optics, 2nd

ed. (Marcel Dekker, Inc. New York-Basel.2003).

[7] F.T.S Yu, Fiber Optic Sensors, 1st

ed. (Marcel Dekker, Inc. New York-Basel, 2003).

Anexos

Anexo AEmpalmadora por fusin

Figura 14 Empalmadora Tom Cat


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Figura 15 Vista frontal de empalmadora

Figura 16 Vista superior de empalmadora


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Anexo B

Pelador

Figura 17 Pelador de fibra ptica

Anexo C

Sujetadores

Figura 18 Sujetadores


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Anexo D

Fibra ptica mono modal

Figura 19 Fibra mono modo

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Laseres de Fibra Optica