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Última actualización: 15 de noviembre de 2021

Atención a los fabricantes de fibras especializadas: aproveche la consultoría de fabricación de preformas de FOC para solucionar problemas de su sistema y lograr reproducibilidad y altos rendimientos - Centro de fibra óptica

Nota del editor: Con la incorporación de Larry Donalds al equipo del Centro de fibra óptica, ahora ofrecemos servicios de consultoría en la fabricación de preformas a los fabricantes de fibras y preformas ópticas especiales. Puede consultar a Larry para obtener orientación sobre la selección del sistema de fabricación MCVD adecuado para sus necesidades, la resolución de problemas posterior a la instalación para cumplir con las especificaciones del producto, el desarrollo de soluciones personalizadas, la capacitación del personal y la redacción de procedimientos operativos estándar (SOP). Un servicio único y particularmente valioso es la experiencia de Larry en resolución de problemas para superar los muchos problemas de fabricación de preformas y estiramiento de fibra que enfrentan los fabricantes al producir fibras ópticas especiales. Lo invitamos a leer este artículo de Larry Donalds, donde comparte varios consejos para la resolución de problemas, y a revisar su impresionante biografía al final de este artículo.

larry donalds¿Lo que te mantiene despierto en la noche?

Si fabrica fibras y preformas ópticas especiales, sabe que puede resultar complicado mejorar la reproducibilidad y los altos rendimientos. Créame, no está solo. Parece que todos en este negocio tienen un problema que los mantiene despiertos por la noche, un problema que no pueden resolver o una técnica que no pueden dominar.

Por ejemplo:

  • ¿Luchas con la fuerza y ​​la deposición? La limpieza adecuada de los tubos y el pulido a la llama pueden evitar problemas de resistencia y deposición.
  • ¿Tiene dificultades para conseguir preformas rectas? Definitivamente es un arte y requiere algo de práctica. He encontrado procedimientos que ofrecen una técnica reproducible. Por ejemplo, establecer la relación óptima de H2 / O2 del quemador puede evitar que la preforma se combe y el vidrio se queme durante el colapso, lo que conduce a una variabilidad más adelante en el proceso.
  • ¿Tiene problemas con las burbujas de deposición de la capa de tensión (vidrio de alto coeficiente de expansión) o el agrietamiento más adelante en el proceso? Existen técnicas probadas para minimizar estos problemas que se pueden programar en su proceso de deposición.
  • ¿Tiene materias primas de alta pureza? Con respecto a los gases corrosivos, es fundamental especificar los niveles de pureza (contenido de agua e impurezas metálicas) que entregará a su preforma durante la deposición. Con respecto a los reactivos líquidos, burbujear oxígeno para vaporizarlos agrega una purificación adicional, pero aún debe especificar cuidadosamente las impurezas metálicas bajas en los reactivos líquidos para lograr fibras de baja pérdida.

Muchos de estos problemas pueden resolverse y las preformas especiales pueden producirse en masa agregando soluciones personalizadas, estandarizando procedimientos y asegurando que el personal esté debidamente capacitado. En los 24 años que trabajé en el laboratorio especializado en fibras de 3M Company, desarrollamos y fabricamos fibras y preformas ópticas de alto rendimiento. Al hacerlo, creamos y patentamos técnicas para fabricar fibras de mantenimiento de polarización (PM) y polarización (PZ), técnicas que ofrecían reproducibilidad y altos rendimientos.

Una breve comparación de los dos tipos de sistemas de fabricación de preformas MCVD

Si está ingresando al mercado de fabricación de preformas de fibra óptica, es posible que esté investigando los dos tipos de sistemas disponibles para tomar una decisión de compra. Si ya tiene un sistema de fabricación, independientemente del sistema que utilice, puede llamarnos para obtener ayuda técnica con la resolución de problemas, la capacitación del personal, la redacción de SOP y el desarrollo de soluciones personalizadas.

Aquí hay un vistazo rápido a los pros y contras de los dos tipos de sistemas de suministro de gas MCVD. Si desea más consejos e información, le animo a que me llame. Podemos profundizar más en los pros y los contras, e identificar el sistema que mejor se adapte a sus necesidades.

  • Acero inoxidable - Construido completamente en acero inoxidable, este sistema de suministro de gas generalmente se considera más hermético. Sin embargo, si tiene un problema con la humedad en las corrientes de gas o si desarrolla una fuga, las superficies internas del sistema se pueden corroer. Si esto sucede, lo más probable es que experimente grandes pérdidas de fibra. Para eliminar las líneas de suministro contaminadas, se le pedirá que desmantele el sistema y reemplace los componentes y los reactivos líquidos. Otra desventaja del acero inoxidable es que no se pueden observar productos químicos en los burbujeadores (los cambios de color pueden indicar problemas de pureza y las corrientes de burbujas deficientes pueden afectar la generación de vapor).
  • Teflón y vidrio - Los sistemas de vidrio y teflón, fabricados por empresas como SG Controls Ltd, son a prueba de corrosión. Si un secador de gas falla y se introduce una corriente de gas húmedo en los productos químicos, el pico de agua de la fibra aumentará. Por lo general, simplemente esperar a que el sistema se seque lo volverá a poner en funcionamiento. No es necesario desmontar el tubo de suministro del sistema de suministro. Potencialmente, existe una probabilidad ligeramente mayor de fugas, pero esto rara vez es un problema. Además, un beneficio "claro" es la capacidad de observar los productos químicos en los burbujeadores. Trabajar en equipo con SG Controls ofrece varias ventajas adicionales. Cuando observa la amplitud y profundidad de la tecnología que brindan, ofrecen una solución total que incluye la deposición de preformas, el estiramiento de preformas en el torno y la tecnología de torres de tracción. También se están desarrollando nuevos sistemas de deposición de vapor para materiales de tierras raras. En términos de soluciones personalizadas, para ambos sistemas, su potente equipo de ingeniería es capaz de abordar cualquier problema que les plantee.

Aproveche las habilidades del "solucionador de problemas técnicos" para optimizar el diseño de sus preformas, garantizar la reproducibilidad y obtener altos rendimientos.

Después de trabajar 24 años con preformas y fibras especiales (y otras tecnologías), a menudo resumo mi carrera como: "Solucionador de problemas técnicos". He pasado la mayor parte de mi carrera solucionando problemas para optimizar el diseño, mantener la pureza para obtener buenas propiedades ópticas en el proceso de fabricación, garantizar la reproducibilidad y lograr altos rendimientos. Gran parte de mi tiempo lo dediqué al desarrollo, operación y resolución de problemas de equipos de fabricación MCVD para fabricar preformas y fibras especiales. Aquí hay algunos puntos destacados:

Actividades relacionadas con el desarrollo y la resolución de problemas de preformas y fibras especiales:

  • Desarrolló un sello giratorio
  • Construyó un sistema de suministro de gas
  • Manejo de gases corrosivos
  • Quemadores diseñados
  • Platos de torno mejorados
  • Pirometría mejorada
  • Técnicas desarrolladas de deposición de esfuerzos para PM y PZ
  • Accesorios de molienda de preformas diseñados
  • Técnicas de molienda desarrolladas, junto con una hoja de cálculo para que los técnicos la sigan.
  • Desarrollo de técnicas de estiramiento de preformas, junto con una hoja de cálculo para que los técnicos la sigan.
  • Desarrolló múltiples técnicas de estiramiento / sobrecubierta para preformas
  • Técnicas de dopaje de solución desarrolladas que incluyen:
    • Deposición de óxido
    • Dopaje con cloruro de tierras raras
    • Secado de óxido
    • Procedimiento de conversión de cloruros dopados en solución a óxidos
  • Equipo de fabricación especificado
  • Supervisión de la instalación y puesta en marcha de la planta
  • Transferencia de recetas de preformas

Tareas específicas relacionadas con la preparación del tubo de deposición:

  • Mango de extensión de fusión con un grosor de vidrio uniforme
  • Eliminando impurezas metálicas
  • Grabar la superficie del tubo
  • Fusionar el tubo de escape con un espesor de vidrio uniforme
  • Enderezar y aliviar la tensión del tubo de deposición
  • Pulido con llama del tubo de deposición

Tareas específicas relacionadas con la reproducibilidad:

  • Detección de fugas en válvulas
  • Calibración del pirómetro
  • Control de temperatura
  • Calibración del controlador de flujo másico
  • Control de diámetro
  • Control de quemado de vidrio

EJEMPLOS: Solución de problemas de fibras y preformas especiales

Ejemplo de solución de problemas n. ° 1: El dopaje en solución agrega erbio y otras tierras raras en un núcleo de vidrio. Si la relación entre el núcleo dopado y el diámetro exterior de la preforma es demasiado grande, se obtendrán propiedades ópticas indeseables. La corrección de la proporción incorrecta también producirá más fibra estirada. El colapso de otro tubo de vidrio sobre la preforma puede corregir la proporción de núcleo a revestimiento. Si se necesita más cambio de relación y no se puede estirar un diámetro más grande, se puede usar el estiramiento de la preforma para reducir el diámetro del núcleo, seguido de un sobre-colapso adicional. Escribí programas activos de Excel para técnicos, que calculaban los diámetros de sobrecogido y estiramiento para lograr la relación de núcleo a revestimiento requerida para cumplir con las especificaciones ópticas en fibras estiradas. Este proceso puede aumentar el rendimiento de fibra por preforma de 8-10 km a 40-50 kilómetros de fibra dopada con erbio.

Ejemplo de solución de problemas n. ° 2: Ciertos pasos son extremadamente importantes en el proceso de fabricación de preformas. Por ejemplo, genera vapores de cloruro que se envían al tubo de deposición en el torno. Los vapores se calientan dentro del tubo de cuarzo giratorio a ~ 1700 grados C con un quemador de H2 / O2 en el exterior. Los vapores de cloruro se convierten en un óxido, que luego se funde en vidrio transparente. El control exacto de este proceso es increíblemente importante. Los controladores de flujo másico controlan los flujos de gas. Como ejemplo, digamos que desea 100 CC por minuto de un gas en particular. Establece el caudal en 100 CC y crea 8 o 10 preformas. Con el tiempo, descubre que no obtiene los mismos resultados ópticos. ¿Qué pasa? Puede cambiar los flujos para compensar. Si el controlador de flujo finalmente deja de funcionar, no tiene idea del flujo real utilizado en el pasado. Ahora, repetir la preforma requiere mucho tiempo. Un plan de calibración rutinario de mfc es fundamental para prevenir este problema y mejorar la reproducibilidad. Empresas como SG Controls han desarrollado sistemas de autocalibración para garantizar que las calibraciones se realicen de forma rutinaria.

Lo mismo es cierto para el control de temperatura: el pirómetro puede decir que es 1700 grados C, pero ¿realmente lo es? Utilicé estándares de pirómetro de mano, por lo que pudimos observar la temperatura real de la zona caliente durante la deposición y compararla con la lectura del pirómetro de proceso. Cuando controla cuidadosamente su equipo de proceso, la reproducibilidad de su producto aumenta considerablemente y no pierde tiempo en el proceso de producción.

Ejemplo de solución de problemas n. ° 3: Su sistema de suministro de gas puede tener 100 válvulas que se abren y se cierran. Si una de esas válvulas tiene una fuga y no obtiene el flujo que cree, tiene un problema grave. Tienes que encontrar una manera de comprobar si hay fugas en tu sistema. Hice que SG Controls desarrollara una prueba de fugas automática. Lo encendimos por la noche y recibimos un informe. El informe anotó si alguna válvula tenía fugas y, de ser así, cuáles. Antes de eso, pasábamos hasta dos días probando manualmente el sistema cuando ocurrían problemas.

Ejemplo de solución de problemas n. ° 4: Como sabe, genera las corrientes de gas con el sistema de suministro de gas. Algunas cosas son importantes en el camino para asegurar que la corriente de gas de alta pureza llegue al torno donde ocurre la deposición. Para ayudar a apuntalar el proceso, desarrollé un sello giratorio para 3M, lo que resultó en un récord de invención. Era hermético y resistente a la corrosión, con un indicador de flujo bajo para detectar fugas en la junta tórica, evitar la pérdida de flujo de gas y señalar el tiempo de reconstrucción.

Las aplicaciones avanzadas están impulsando la necesidad de fibras especiales de alto rendimiento. Aproveche la experiencia de FOC para dominar el proceso de fabricación de preformas.

En la actualidad, las fibras especiales PM y PZ se utilizan en una variedad de aplicaciones exigentes. Por ejemplo, la fibra óptica de mantenimiento de polarización se utiliza en giroscopios para la navegación de misiles. Algunas fibras de telecomunicaciones requieren amplificadores de fibra especiales para regenerar la señal. La fabricación de fibras y preformas especiales para soportar aplicaciones avanzadas requiere una "receta" muy específica de elementos de tierras raras, mezclas de gases y procesos mecánicos exigentes.

Si está buscando fabricar fibra especial, es posible que necesite un consejo para seleccionar el sistema MCVD correcto que mejor se adapte a sus necesidades. Una vez que el sistema de fabricación de preformas esté instalado, deberá ponerlo en funcionamiento rápidamente. Ahí es donde puedo ayudar, capacitando a su personal y acortando sustancialmente la curva de aprendizaje. No puede arriesgarse a tomar 1-2 años para poner el sistema en funcionamiento antes de producir el producto final.

Autor

larry donalds comenzó su carrera en Fiber Optic Center (FOC) en 2017 como experto en fibra óptica especializada, desarrollo de procesos y consultor de fabricación. Larry aporta más de 35 años de experiencia de 3M Company en St. Paul, MN, después de jubilarse recientemente. Durante su tiempo con 3M Company, pasó 24 años en el desarrollo y la fabricación de fibra óptica especial utilizando la "voz del cliente", ayudando a 3M a diseñar y producir fibras ópticas para cumplir con las aplicaciones específicas del cliente y los criterios de rendimiento. Los proyectos incluyeron el desarrollo y la producción de fibra PM, PZ, EDFA (amplificador de fibra dopada con erbio), fibra endurecida por radiación para giroscopios, solución de dopaje de preformas, desarrollo de patentes para fibra de oxifluoruro de erbio, deposición de tierras raras organometálicas y una fibra monomodo de tierras raras. sensor de flexión y posición. En su cargo de fibra en 3M, Larry mantuvo y operó equipos MCVD de SG Controls Ltd de Cambridge, Inglaterra, a quien FOC ha representado en América del Norte durante más de 25 años. Larry ha obtenido varios premios durante su carrera, incluidos el premio 3M Golden Step, el premio Photonics Circle of Excellence, el premio R&D 100, los premios 3M Circle of Technical Excellence Awards en 1983, 2001 y 2008 y el premio 3M Ideation Challenge en 2017. Larry y su esposa residen en arizona Fuera de FOC, los pasatiempos de Larry incluyen pesca, paseos en bote, motos de nieve, paisajismo al aire libre y diseño y construcción de terrazas.

larry donalds
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