Análise de confiabilidade de fibra óptica sob envelhecimento e defeitos gerados através de técnica de penetração

Abstract

Resumo: O atual sistema de comunicações por fibras ópticas vem exigindo a utilização de grandes enlaces de fibras ópticas. A presença de meios corrosivos vai contribuir significativamente para a redução da resistência mecânica das fibras durante o seu tempo de vida útil. Neste trabalho, foi estudado o efeito do envelhecimento acelerado em ambiente quente/úmido (85°/85% U.R.), em água a temperatura de 85°C e defeitos induzidos por penetração Vickers e Berkovich nas propriedades mecânicas das fibras ópticas. Estas condições foram projetadas para simular as condições do tempo de vida útil da fibra em campo. A partir da utilização da função de distribuição de probabilidades de Weibull e o cálculo do parâmetro de susceptibilidade à fadiga dinâmica "n", foi analisado o comportamento da resistência da fibra durante o processo de envelhecimento. No ensaio foram utilizados dois tipos de fibras, sendo que a pré forma da Fibra A foi obtida pelo processo MCVD e a Fibra B pelo processo OVD. As mesmas foram submetidas a envelhecimento durante um período de 7 semanas em ambiente quente/úmido e 7 semanas em água a temperatura de 85°C. As análises das propriedades mecânicas das fibras estudadas foram realizadas semanalmente, até completar o período total de semanas de envelhecimento. Após cada semana de envelhecimento, um lote foi retirado e submetido a testes mecânicos por tração e flexão. Os resultados mostraram que ao longo das semanas o valor do parâmetro de susceptibilidade à fadiga dinâmica "n" diminui ao longo das semanas de envelhecimento. No sentido de explicar esta diminuição, a superfície da parte vítrea da fibra foi analisada através de Microscopia de Força Atômica. Era esperado que houvesse uma aumento na rugosidade da superfície vítrea ao longo do envelhecimento, mas a MFA não apresentou tal aumento. Analisamos a diminuição da fadiga dinâmica e degradação da resistência em termos de efeitos localizados. Através de penetrações as diferenças entre as fibras foram analisadas em termos de transição de regime sub limiar para pós limiar referente à propagação da mesma.

Abstract: The communication system of optical fiber is demanding the use of great lengths of optical fiber. Its presence in corrosive environment contributes significantly to the reduction of the mechanical resistance of fibers during their lifetime. In this work, the effect of the accelerated aging in hot and humid atmosphere (85°C/85% R.U.), water at 85°C and defects induced by penetration Vickers and Berkovich in the mechanical properties of optical fibers was studied. This condition is projected to simulate environment conditions during uts useful life in the field. The Weibull distribuition was employed. Susceptibility of fatigue dynamics "n" was calculated. The behavior of the fiber resistance was analyzed during the aging process. Two types of fibers, was used. The preform of fiber A was obtained by process MCVD and of iber B by OVD. They were submitted to aging during a period of 7 weeks in hot/humid atmosphere and 7 weeks in water at 85°C. The mechanical properties of the fibers were measured weekly, until completion of the total period of weeks for aging. After every week, a group of samples were removed and tested under tension and bending. The results showed "n" decreased with time of aging This for reason, the surface of the vitreous part of the fiber was analyzed using Atomic Force Microscopy (AFM). It was expected there should be an increase in the vitreous rugosity with aging. However, AFM results did not reveal such increase. The decrease of dynamic fatigue and resistance degradation were analysed in terms of at specific areas. The differences among the fibers were analyzed in terms of the transition of sub-threshoid for post-threshold propagation regime