{"id":80441,"date":"2005-12-01T00:00:00","date_gmt":"2005-12-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2005\/12\/01\/fibra-dopada-brasilena\/"},"modified":"2015-10-30T17:52:29","modified_gmt":"2015-10-30T19:52:29","slug":"fibra-dopada-brasilena","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/fibra-dopada-brasilena\/","title":{"rendered":"Fibra dopada brasile\u00f1a"},"content":{"rendered":"
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MIGUEL BOYAYAN<\/span>Proceso de fabricaci\u00f3n de fibra \u00f3ptica en Sun Quartz: el dominio de la tecnolog\u00eda constituye una acreditaci\u00f3n ante el mercado externoMIGUEL BOYAYAN<\/span><\/p><\/div>\n

Una peque\u00f1a empresa nacida en la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) catapulta a Brasil hacia un lugar en la vanguardia de las comunicaciones por redes de fibra \u00f3ptica, donde las transmisiones se efect\u00faan v\u00eda l\u00e1ser. Sun Quartz, una firma creada en 2003, es una de las pocas empresas del mundo que dominan la tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n de la fibra \u00f3ptica conocida como deposici\u00f3n axial en la fase de vapor, cuya sigla en ingl\u00e9s es VAD (de Vapor-phase Axial Deposition). Este proceso tiene diversas ventajas con relaci\u00f3n a los m\u00e9todos similares, y permite el desarrollo de fibras amplificadoras que intensifican la se\u00f1al del l\u00e1ser. El dominio del proceso de fabricaci\u00f3n de estos componentes es importante, pues la mayor parte de la actual estructura mundial de telecomunicaciones se apoya en las redes \u00f3pticas, capaces de transmitir un gran volumen de datos con mucho m\u00e1s seguridad y rapidez tanto entre ciudades cercanas como de un punto a otro del planeta. En Sun Cuartz, que est\u00e1 instalada en la Incubadora de Empresas de Base Tecnol\u00f3gica de la Unicamp (Incamp), y que cont\u00f3 con financiamiento del Programa de Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica en Peque\u00f1as Empresas (Pipe), esperan poder sacar su fibra \u00f3ptica al mercado ya durante el primer semestre de 2006. En estos momentos, el material pasa por ensayos en los laboratorios de Padtec, una de las mayores fabricas brasile\u00f1as de sistemas de comunicaciones \u00f3pticas. Actualmente, las fibras amplificadoras empleadas en Brasil se importan \u00edntegramente.<\/p>\n

Al contrario de lo que sucede con las fibras \u00f3pticas comunes, las fibras especiales se dopan con erbio, un elemento qu\u00edmico natural conocido como tierra rara. El dopaje es la introducci\u00f3n de un elemento qu\u00edmico que se destina a cambiar las propiedades de un material. Es este caso, el erbio sirve para amplificar la se\u00f1al luminosa que se propaga en los cables \u00f3pticos en forma de l\u00e1ser. Esto es fundamental pues, a medida que la luz transita por una red \u00f3ptica, va siendo absorbida, por ende, su se\u00f1al se aten\u00faa. Para recuperar la amplitud de la se\u00f1al original, la salida es instalar amplificadores \u00f3pticos a lo largo de la red, cuyo principal componente son las fibras de erbio, como las que fabrica la empresa de Campinas. “Para hacer una conexi\u00f3n entre las ciudades de S\u00e3o Paulo y Campinas, ubicada a 90 kil\u00f3metros una de otra, es necesario poner en medio del camino un amplificador \u00f3ptico. Se usan alrededor de 20 a 30 metros de fibra de erbio en este sistema, conocido como amplificador \u00f3ptico a base de fibra de erbio (EDFA). En las ciudades, las fibras especiales se utilizan en los puntos de distribuci\u00f3n del cableado”, explica el f\u00edsico Carlos Kenichi Suzuki, docente de la Facultad de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica de la Unicamp y socio de Sun Quartz.<\/p>\n

Con un di\u00e1metro algo mayor que el de un pelo, la fibra \u00f3ptica surgi\u00f3 en los a\u00f1os 1970 y desde ese entonces ha venido utiliz\u00e1ndosela cada vez m\u00e1s en la transmisi\u00f3n de datos v\u00eda internet, televisi\u00f3n por cable, telefon\u00eda fija y m\u00f3vil y varias otras aplicaciones vinculadas a imagen y sonido. Esto es as\u00ed porque los cables \u00f3pticos pueden transmitir muchas m\u00e1s informaciones que los sistemas convencionales de comunicaci\u00f3n, que emplean cables de cobre, frecuencias de radio o microondas. La fibra \u00f3ptica consta de un n\u00facleo central, que es por donde transita la luz, y tiene un di\u00e1metro de entre 3,5 micrones (en el caso de la fibra de erbio) y 9 micrones (en la fibra com\u00fan), siendo que un micr\u00f3n es la mil\u00e9sima parte de un mil\u00edmetro (mm). La capa externa de la fibra que envuelve al n\u00facleo sirve para suministrar aislamiento \u00f3ptico y posee un espesor medio de 125 micrones, \u00f3 0,125 mm. La materia prima b\u00e1sica para la fabricaci\u00f3n de la fibra es el cuarzo, que tambi\u00e9n se usa en la producci\u00f3n de c\u00e9lulas solares y microchips. Brasil cuenta con la m\u00e1s grande reserva de este mineral existente en el planeta.<\/p>\n

El dominio de la tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n de la fibra \u00f3ptica es importante en raz\u00f3n del alto valor agregado del producto. Mientras que un kilo de cuarzo cuesta alrededor de 0,10 d\u00f3lar, y un kilo de silicio no pasa de un d\u00f3lar, la fibra \u00f3ptica dopada con erbio vale un mill\u00f3n de veces m\u00e1s y llega a costar 100 mil d\u00f3lares el kilo. Esta fibra tambi\u00e9n es mucho m\u00e1s cara que la convencional. Un kil\u00f3metro de cable \u00f3ptico com\u00fan sale por alrededor de 20 \u00f3 30 d\u00f3lares, mientras que el mismo metraje de fibra amplificadora vale entre 10 mil y 15 mil d\u00f3lares. “Se trata de un mercado millonario. En 2001 se estimaba que el sector de aparatos de amplificaci\u00f3n \u00f3ptica giraba en torno a los 4 mil millones de d\u00f3lares. Hoy en d\u00eda esta cifra debe ser mucho mayor”, dice el investigador. Cuando empiece a producir comercialmente, Sun Quartz abastecer\u00e1 al mercado interno, que actualmente compra la fibra dopada con erbio en el exterior, y se convertir\u00e1 en exportadora del producto. “Al margen de la fibra, podremos vender tambi\u00e9n la tecnolog\u00eda VAD, porque tenemos pleno dominio de ella y todo el instrumental que se utiliza en el proceso lo hemos desarrollado nosotros.”<\/p>\n

Carlos Suzuki explica que todos los fabricantes nacionales de fibra \u00f3ptica utilizan la tecnolog\u00eda MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition), desarrollada por los Laboratorios Bell, de Estados Unidos, hace m\u00e1s de 30 a\u00f1os. “La principal ventaja comercial de la tecnolog\u00eda VAD, desarrollada en Jap\u00f3n, es que, al contrario del proceso MCVD, no requiere la importaci\u00f3n de tubos de silicio. Esto hace que nuestro producto sea m\u00e1s barato”, afirma el cient\u00edfico. Los tubos, empleados para hacer el n\u00facleo y la capa externa de la fibra, aclara Suzuki, no se producen en el pa\u00eds. Asimismo, la tecnolog\u00eda de deposici\u00f3n axial en la fase de vapor tiene como materia prima un subproducto del silicio que es diez veces m\u00e1s barato que el empleado con la metodolog\u00eda MCVD. Otra importante ventaja comparativa de la tecnolog\u00eda del sistema VAD es que la fibra \u00f3ptica de nueva generaci\u00f3n, capaz de transmitir la luz hasta distancias mucho m\u00e1s largas, s\u00f3lo se puede elaborar mediante este proceso, que corrige un efecto indeseado que aten\u00faa la se\u00f1al luminosa, conocido como fen\u00f3meno de dispersi\u00f3n Rayleigh, cosa que la tecnolog\u00eda MCVD no logra.<\/p>\n

Elevada automaci\u00f3n
\n<\/strong>El proceso de fabricaci\u00f3n de la fibra \u00f3ptica de Sun Quartz puede dividirse en cinco etapas y es completamente automatizado. Permite el control de las propiedades del producto final, tales como la distribuci\u00f3n de la nanoporosidad y el \u00edndice de refracci\u00f3n. La primera etapa consiste en la fabricaci\u00f3n de una preforma porosa de s\u00edlice nanoestructurada, una especie de bast\u00f3n lechoso de alrededor de 60 mil\u00edmetros de di\u00e1metro por hasta 30 cent\u00edmetros de longitud. Cada preforma, el elemento precursor de la fibra \u00f3ptica, puede dar origen a 4 kil\u00f3metros de fibra. La misma se produce mediante el empleo de un soplete especial instalado dentro de una c\u00e1mara de deposici\u00f3n, y ya re\u00fane todas las caracter\u00edsticas de la futura fibra. El siguiente paso consiste en hacer la adici\u00f3n de los elementos que suministrar\u00e1n las caracter\u00edsticas de amplificaci\u00f3n. El dopaje del s\u00edlice se realiza mediante la inmersi\u00f3n de la preforma en una soluci\u00f3n que contiene iones de erbio, que produce a su vez el efecto especial de amplificaci\u00f3n. El dopaje de la preforma asegura que los iones de erbio penetren en su estructura a nivel at\u00f3mico.<\/p>\n

Una vez concluida esta fase, la preforma pasa por un tratamiento termoqu\u00edmico para el secado y la purificaci\u00f3n. El objetivo es remover de su estructura elementos indeseables como tales como hidroxilos (OH) y metales de transici\u00f3n (hierro, cromo, n\u00edquel, etc.) que ocasionan p\u00e9rdida en la potencia de la se\u00f1al. Posteriormente, el material pasa por um nuevo tratamiento t\u00e9rmico en un horno de consolidaci\u00f3n de alta temperatura y atm\u00f3sfera controlada, para volverlo totalmente transparente y libre de microampollas, imperfecciones que perjudicar\u00edan el perfecto funcionamiento de la fibra \u00f3ptica. Por \u00faltimo, el vidrio transparente se ensancha y es sometido a una deposici\u00f3n externa de nanopart\u00edculas de s\u00edlice para la formaci\u00f3n de la c\u00e1scara, responsable de la protecci\u00f3n mec\u00e1nica del n\u00facleo por donde transita la luz transita. A partir de ese punto, la fibra de s\u00edlice nanoestructurada sufre una serie de ensanchamientos y nuevas deposiciones hasta que el n\u00facleo y la capa externa alcanzan los di\u00e1metros esperados. “Es un proceso sumamente complejo y que depende de una enorme variedad de factores para tener \u00e9xito”, sostiene Suzuki. Para cerciorarse de que la fibra tiene calidad y posee las caracter\u00edsticas deseadas, la misma pasa por una amplia bater\u00eda de pruebas de caracterizaci\u00f3n de sus propiedades estructurales, \u00f3pticas y de amplificaci\u00f3n, tales como microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido, dispersi\u00f3n y espectrometr\u00eda de rayos X.<\/p>\n

La fibra \u00f3ptica amplificadora es tan s\u00f3lo uno de los productos desarrollados por\u00a0 Sun Quartz, que opera dentro del Laboratorio de Ciclo Integrado de Cuarzo de la Facultad de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica de la Unicamp y mantiene v\u00ednculos con el Centro de Investigaciones en \u00d3ptica y Fot\u00f3nica (CePOF), instalado en la propia universidad, y que es uno de los Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepid) solventados por la FAPESP. La empresa tambi\u00e9n domina el proceso de fabricaci\u00f3n de fibra \u00f3ptica sensora y de lentes de alta homogeneidad \u00f3ptica para su uso en la regi\u00f3n de luz ultravioleta. Las fibras sensoras tiene una amplia gama de aplicaciones y se emplean como sensores de presi\u00f3n y temperatura, que suministran medidas en tiempo real en operaciones de monitoreo de tuber\u00edas de petr\u00f3leo, gas y agua. Tambi\u00e9n pueden utilizarse en garitas de peaje para controlar el paso de veh\u00edculos y como detectores de presencia en aplicaciones ligadas al sector de seguridad. “Este tipo de fibra tiene una estructura diferente que la dopada con erbio, pues su n\u00facleo es m\u00e1s espeso y puede llegar a 0,8 mil\u00edmetro de di\u00e1metro. Cuesta desde un d\u00f3lar el metro y, hasta donde sabemos, no existen fabricantes nacionales del producto”, comenta el ejecutivo de Sun Quartz.<\/p>\n

Las lentes de alta resoluci\u00f3n son productos que est\u00e1n en la frontera del conocimiento. Son componentes importantes en la fabricaci\u00f3n de microchips de nueva generaci\u00f3n y son tambi\u00e9n fundamentales para aumentar la resoluci\u00f3n espacial de sus componentes (transistores, capacitores, diodos, etc.), en virtud de la ultraalta homogeneidad a la luz ultravioleta de peque\u00f1as longitudes de onda y, por consiguiente, la velocidad de operaci\u00f3n del procesador de la computadora. Estas lentes se utilizan en equipos llamados Stepper, que fabrican los microchips por medio de una tecnolog\u00eda conocida como litograf\u00eda \u00f3ptica. “Existen pocos fabricantes de estos equipos en el mundo, entre ellos Canon y Nikon. Estas industrias necesitan lentes de alta homogeneidad en la zona del ultravioleta, que s\u00f3lo pueden fabricarse mediante el empleo de la tecnolog\u00eda VAD”, explica Suzuki. Sucede que las empresas que dominan esta tecnolog\u00eda se dedican \u00fanicamente a la fabricaci\u00f3n de microchips. Por tal motivo, Sun Quartz pretende ocupar un nicho de mercado hasta ahora poco explotado en este sector. El proceso de fabricaci\u00f3n de las lentes ya lo dominan en la empresa, que ahora se aboca a hacer ajustes para dejar el producto dentro de las especificaciones requeridas por el mercado. Para expandir la perspectiva comercial de la empresa, Suzuki estuvo a finales de octubre en Jap\u00f3n, donde visit\u00f3 empresas y discuti\u00f3 alianzas.<\/p>\n

El Proyecto
\n<\/strong>Fibra \u00f3ptica amplificadora de s\u00edlice dopada con erbio\u00a0 (n\u00ba\u00a001\/13406-8<\/a>); Modalidad\u00a0<\/strong>Programa de Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica en Peque\u00f1as Empresas (Pipe);\u00a0Coordinador\u00a0<\/strong>Carlos Kenichi Suzuki – Unicamp\/ Sun Quartz; Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 307.627,00 y US$ 12.700,00 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Instrumental \u00f3ptico amplifican la se\u00f1al de luz","protected":false},"author":23,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1561,192],"tags":[],"coauthors":[116],"class_list":["post-80441","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-programa-de-innovacion-tecnologica-en-pequenas-empresas-pipe","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80441","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80441"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80441\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80441"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80441"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80441"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80441"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}