PI0103414 PRÉ FORMAS DE SÍLICA PARA FIBRA ÓPTICA
Depósito: 23/04/2001
Destaque: Prêmio Governador do Estado de São Paulo 2002
Inventor: Carlos Kenichi Suzuki / Daniela Yuri Ogata / Delson Torikai / Edson Haruhico Sekiya / Hiroshi Shimizu
Titular: UNICAMP (BR/SP)
A fabricação de fibras ópticas visa otimizar características mecânicas, geométricas e ópticas por meio de processos em várias etapas, o que permite produção em larga escala, rápida e rentável, condição essencial para as telecomunicações modernas. Os materiais básicos são sílica pura ou dopada, vidro composto e plástico. As fibras de sílica pura ou dopada possuem melhor desempenho em transmissão e são usadas em sistemas de telecomunicações, embora sua fabricação seja complexa e cara. Já as fibras de vidro composto e plástico têm maior atenuação e baixa largura de banda, sendo usadas em curtas distâncias ou iluminação, com processos mais simples e baratos. A produção das fibras de sílica ocorre em duas fases: fabricação da preforma e puxamento. A preforma, bastão que contém as propriedades da fibra em escala macroscópica, pode ser produzida por quatro métodos: MCVD, PCVD, OVD e VAD. No processo VAD, o núcleo e a casca são depositados axialmente, com auxílio de queimadores que injetam gases reagentes e criam a distribuição térmica necessária. O resultado é uma preforma porosa, cristalizada em forno elétrico a 1500 °C, obtendo grandes comprimentos e diâmetros, o que garante alta produtividade. Após a obtenção da preforma, esta é levada à torre de puxamento, onde é aquecida em forno de grafite ou lasers a cerca de 2000 °C, produzindo o capilar de vidro. O diâmetro da fibra depende da velocidade de alimentação da preforma e do bobinamento, ambos controlados por computador. O processo é monitorado em tempo real por medidores ópticos a laser que garantem precisão dimensional.
Vidros de sílica são igualmente utilizados em fotomáscaras e substratos em processos de microlitografia para a fabricação de semicondutores, microchips e em sistemas ópticos para os próprios equipamentos que fabricam circuitos integrados (IC stepper e LCD stepper). As pré-fôrmas de sílica servem também aos CCDs (dispositivos de carga acoplados), sensores para captura de imagens usados na fotografia digital, imagens de satélites, equipamentos médico-hospitalares como os endoscópios e na astronomia (em fotometria, óptica e espectroscopia). E estão ainda em dispositivos fotônicos, como as fibras ópticas.
O Laboratório Ciclo Integrado de Quartzo (LIQC) possui larga experiência em tecnologia VAD ("Vapor-phase Axial Deposition") para fabricação de preformas de sílica para fibras ópticas. A equipe formada por Carlos Kenichi Suzuki, Delson Torikai, Edson Haruchico Sekiya e Eduardo Ono recebeu o Prêmio Governador do Estado 2002 pelo trabalho: "Processo de automação para fabricação de preforma porosa para fibra óptica".
Resumo: PI0103414 No processo VAD para fabricação de preformas para fibras ópticas, normalmente utiliza-se de maçarico(s) especial(is) para a deposição da sílica e dopagem com germânio. O processo de dopagem por deposição axial e/ou excêntrico ao eixo da preforma no estado vapor, VAD, descrito nesta patente, separa a alimentação de insumos de silício e germânio (SiCI4 e GeCI4) de formas independentes, depositando-se a sílica através do maçarico VAD convencional, e direcionando-se o fluxo de germânio através do uso de injetor capilar. Por esse processo pode-se controlar a velocidade, a vazão e a direção de incidência do fluxo de vapor de germânio, soprado pelo tubo capilar, relativo ao fluxo de vapor de silício, soprados pelo maçarico VAD, e relativos a preforma em deposição causando uma mistura localizada dos haletos metálicos e ao mesmo tempo alterando a temperatura e caráter (redutor/oxidante) localizado da atmosfera. Dessa forma, promove-se a deposição de germânio de forma diferenciada e com elevada eficiência, "moldando-se" um ou mais perfis de concentração de germânio ao longo do raio da preforma, isto é, um perfil gaussiano ou em forma de anéis-concêntricos, ou um complemento dos dois perfis ("multiple concentric core").
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