Empalmado por Fusión 

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Empalmes de fibra óptica Figura 9 Cortes de placas para soldar

El primer paso en la implementación de cualquier sistema basado en fibras ópticas es la alineacióno conexión de las mismas. Existen en el mercado una serie componentes que se pueden emplearcomo uniones temporales o permanentes. Para realizar una unión permanente de fibra se utilizauna empalmadora, dispositivo que sirve para unir una fibra y otra mediante una descargaeléctrica; esta técnica es la más usada y recomendada (Figura 10 y Figura 11). Uno de losproblemas a resolver es seleccionar los sistemas que en forma temporal puedan ayudarnos aconectar sistemas de fibras ópticas y de esta forma generar los nuevos conocimientos, es decirque de esta manera el tener la oportunidad de que con la experimentación de nuestrosdispositivos uno pueda inmigrar a los sistemas que finalmente requerirán de sistemaspermanentes y darán conclusión a un prototipo final. Figura 10 Fotografía de la pantalla de una empalmadora que realiza una unión permanente mediante descargaeléctrica. Figura 11 Alineación física de dos fibras ópticas La calidad de un empalme de fibra óptica puede ser medida por dos parámetros, por el nivel depérdidas en la fibra y su resistencia, estos dos parámetros serán explicados posteriormente. El proceso de empalmar una fibra óptica por medio de fusión puede ser separado en varias etapas.En la Figura 12 se presenta un diagrama de la secuencia y los pasos para realizar un empalmeexitoso(1). A continuación describiremos el procedimiento para realizar un empalme adecuado defibra óptica. Primeramente se retira la protección en la que se encuentra la fibra óptica. El recubrimiento debeser quitado, cuidando no dañar a la fibra óptica en esta parte del proceso. A continuación sedeben identificar las terminaciones o las puntas de las fibras ópticas que se desean empalmar, lascaras de las fibras deben estar completamente planas esto se obtiene realizando un buen corte. Después de haber alineado las fibras se procede a poner en a las fibras en la empalmadora porfusión que realizará el empalme y posteriormente se verifica el nivel de pérdidas del empalmecuidando que este sea lo más pequeño posible. Posteriormente se realizarán pruebas del funcionamiento de la fibra colocándolo en un arregloóptico y si la función lo requiere se le pondrá una protección del ambiente empacándolo en unaprotección para empalme. Las fibras deben ser alineadas lateralmente cada una hasta que las caras estén paralelas. Debido aque los empalmes que se realizan son para pruebas de laboratorio no es necesario que tenga unaresistencia mecánica ni que el empalme tenga algún recubrimiento o protección en el lugar dondese realizó el empalme ya la fibra óptica no estará sometida a fuerzas exteriores y se encontrará enun lugar establecido libre de agente externos que puedan llegar a dañar. Figura 12 Diagrama del proceso de empalme por fusión Debido a que los empalmes por fusión son frecuentemente usados, para el proceso de empalme

de fibras hay varios tipos de empalmadoras por fusión. Un diagrama general de los componentes que utiliza una empalmadora se muestra en la Figura 13.Una empalmadora por fusión mínimamente necesita una fuente de calor (véase Anexo A) ytambién una base para los sujetadores (Anexo B); estas bases estarán en ambos lados de loselectrodos y darán el movimiento para la alineación. Las empalmadoras también incluyen otros aditamentos como microscópicos y cámaras CCD,microprocesadores que pueden determinar si una fibra óptica está alineada (1), además de unapantalla LCD (Anexo A) donde se podrá ver las operaciones realizadas en el microprocesador paraque el usuario pueda corregir el empalme. Figura 13 Componentes de empalmadora por fusión El primer paso para el proceso de empalme por fusión es quitar la cubierta exterior (Anexo D); alhaber realizado esto, se procederá a la extracción del recubrimiento de polímero de la fibra ópticapor medio de un pelador (Anexo B). Es importante que este paso, al quitar el recubrimiento sehaga con extremo cuidado, ya que aplicarle demasiada fuerza puede provocar que la fibra ópticapueda llegar a quebrarse y afecte su resistencia mecánica y se vuelva vulnerable. Es primordialusar el material adecuado para realizar el paso de remover la fibra debido a que puedecomprometer el estado de la fibra y si se usa algún otro instrumento también podría causar dañosal usuario. Al terminar el paso de pelado, se procede a realizar el segundo proceso que es el decortado, es importante que se realice de manera correcta pues con esto se evitarán problemasposteriores en deformación de fibras e incompatibilidad de núcleos debido a deformaciones. Previo al proceso de corte es necesario que la fibra óptica se limpie de impurezas que esta puedacontener debido al recubrimiento por lo que se hace una limpieza con toallas secas que sehumedecen con alcohol isopropílico para eliminar cual rastro de suciedad que pueda evitar que elempalme se realice. (Figura 14). Figura 14 Materiales necesarios para limpieza de fibra óptica Para realizar el proceso de cortado de manera exitosa es necesario posicionar a la fibra óptica enun sujetador (Figura 15), este paso debe ejecutarse con gran precisión ya que el sujetador (AnexoC) servirá en el proceso de corte y de fusión. Este será el que contendrá la fibra óptica paracolocarla en la base de la empalmadora. Figura 15 Fibra óptica en sujetador Al tener la fibra óptica en el sujetador se dispondrá a colocar el sujetador en dentro de lacortadora (Figura 16), se debe verificar que la fibra este en la posición correcta, que la fibra rebasela posición del disco de corte para que el corte que se realice sea de calidad. Figura 16 Fibra óptica en sujetador en proceso de cortado Para realizar el corte es necesario posicionar al disco de corte en la posición inicial antes de colocarel sujetador en la ranura especificada y posteriormente cerrar el cortador para que el disco sedesplace y corte la fibra óptica. Figura 17 Proceso de corte Debido que la empalmadora por fusión (Anexo A) ejecuta el empalme basado en la imagen de lasdos fibras ópticas que se desean empalmar, es de vital importancia que las fibras tenga un corte preciso y que las fibras estén libres de polvo u agente. Al tener las dos fibras preparadas, esto serefiere al proceso de pelado, remover el polímero, limpieza y cortado, se procede a pasar al paso

de alineación y fusión. El calentamiento es el proceso principal del proceso de empalme de fibra óptica por fusión,porque de este se soldaran las dos fibras. Como se mencionó anteriormente, las máquinas empalmadoras utilizan diferentes fuentes decalor para la formación de la unión, pero en los principios de este paso son principalmente losmismos para las empalmadoras que utilizan electrodos a las que utilizan otro tipo de fuente decalor. (1). En la Figura 18 se presenta un esquema de los puntos importantes que ocurren en la descarga decalor en el proceso de fusión. Figura 18 Proceso de calentamiento La primera etapa del proceso se denomina pre-fusión, esta etapa es la que se mencionabaanteriormente que sirve para la limpieza de la fibra óptica. Los contaminantes que se eliminenayudarán a tener un buen empalme y que el proceso se realice de manera correcta. La segundaetapa es donde se colocan los sujetadores con las fibras ópticas dentro de la empalmadora, (Figura12) es importante que no haya una sobre posición de fibras ya que si no existe un espacio entrefibras el alineamiento de estás será imposible. Figura 19 Etapa 2 del proceso de fusión Teniendo las fibras ópticas en las bases de la empalmadora, las cuales harán el proceso dealineación, comprobando el corte correcto de la fibra y un teniendo un espacio para realizar lafusión, se pasa a la tercera etapa donde se verifica que exista una coincidencia entre núcleos de lasfibras, todo esto por medio de la cámara que verifica todos estos aspectos. Figura 20 Fibra óptica previa a la etapa 3 Dada las condiciones anteriores, la fibra se encuentra prepara para ser fusionada (Figura 20), porlo cual se desprende la descarga por medio de los electrodos que hacen la fusión de la fibra. Cuando se realiza el proceso de fusión las fibras son presionadas a estar juntas donde se solapanpara por una longitud entre 2 a 20 µm, esto debido a la tensión superficial, la viscosidad y ladifusión dopante de las fibras y de esta manera evitar que el empalme no se pueda efectuar. Al efectuar la descarga de calor, la fibra se enfriará rápidamente dejando así una fibra empalmadacon un índice de pérdidas debida a la descarga de calor. (Figura 21). Figura 21 Fibra óptica después del proceso de fusión Después de haber realizado esto se podrá decir que el proceso de empalme con una pérdida de0.01 dB, el cual es el nivel de atenuación resultante o las pérdidas debidas a la fusión. (Figura 23). En la Figura 22 se representan las etapas más importantes de este proceso en la parte 1 se puedever la alineación de la fibra monomodal, posteriormente en la parte 2 se puede aprecia de maneraesquemática se aprecia la descarga eléctrica que provienen de los electrodos. Y por último en laparte 3 se aprecia el empalme y se especifica el lugar donde se encuentra empalmada la fibra. Figura 22 Diferentes pasos en el proceso de empalme por fusión

El valor de las pérdidas por acoplamiento es la característica más importante para evaluar lacalidad de un empalme. Estas pérdidas se realizan en el momento en que los electrodos realizan elarco eléctrico entre las dos fibras, si el proceso que se detalló anteriormente se llevóadecuadamente las pérdidas serán bajas. El nivel de pérdidas está dado en dB, que representa laspérdidas de potencia de señal que sería la luz que se transmite por medio de la fibra óptica. Núcleo

Fusión Empalme (1) (2) (3) Figura 23 Empalme resultante

Para poder ver el nivel de pérdidas que en realidad se tiene, se realizó una serie de empalmes, enlos cuales después de haber realizado el método que se ha explicado, se pudo encontrar que elnivel de pérdidas de los empalmes que se han realizado va desde los 0.2 dB 0.4 dB, lo cual es unaescala bastante aceptable para un empalme de fibra óptica, teniendo en cuenta que los 0 dB escasi un empalme realizado de manera muy precisa desde la preparación de la fibra, que incluye laetapa de limpiar y acondicionar la fibra, hasta su colocación dentro de cada sujetador de losextremos que se deseen empalmar (Figura 24).