Orientador: Julio Roberto Bartoli

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: As fibras ópticas poliméricas (FOP) apresentam vantagens em relação às fibras ópticas de sílica (FOS) devido à flexibilidade, maior abertura numérica (AN), maiores diâmetros, que facilitam as conexões, menor custo de fabricação e instalação. Entretanto, as FOP possuem alta atenuação do sinal...

Resumo: As fibras ópticas poliméricas (FOP) apresentam vantagens em relação às fibras ópticas de sílica (FOS) devido à flexibilidade, maior abertura numérica (AN), maiores diâmetros, que facilitam as conexões, menor custo de fabricação e instalação. Entretanto, as FOP possuem alta atenuação do sinal transmitido quando comparadas às FOS. Por isso, suas principais aplicações estão limitadas a curtas distâncias, tais como: redes locais, eletrônica de veículos, automação industrial, sensores, guias de luz e displays. O PMMA - poli (metacrilato de metila) é o material mais comum usado no núcleo de dispositivos ópticos, pois apresenta melhores propriedades ópticas dentre os outros polímeros ópticos, como o: PS (poliestireno) e PC (policarbonato). Neste trabalho, foi estudado um novo método para fabricação das FOP pelo processo de extrusão vertical do tipo pistão, utilizando para o núcleo o PMMA e para a casca o PVDF - poli (fluoreto de vinilideno), ambos na forma granulada. Os polímeros são extrusados simultaneamente, por única matriz para formar o núcleo e casca da FOP, com a vantagem de existir compatibilidade entre eles e similaridade nos parâmetros do processamento. As FOP produzidas foram caracterizadas quanto à morfologia e composição da secção transversal; núcleo e casca, por análises de Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com Detector de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX ou EDS), e quanto às suas propriedades ópticas através de medidas de atenuação óptica em função do comprimento de onda. A menor atenuação medida dentre as FOP produzidas foi de 10,70 dB/m em 840 nm. As atenuações medidas tiveram uma significativa contribuição da clivagem e das perdas por acoplamento da fibra. Além do que, nas FOP produzidas verificou-se que a espessura da camada fluorada da casca não é uniforme. O método de extrusão simultânea dos polímeros de PMMA e PVDF para fabricação do núcleo e casca da FOP se mostra viável e promissor, ainda que melhorias devam ser realizadas para obtenção de FOP com diâmetros de núcleo e casca constantes que proporcionem potencial aplicação em comprimentos reduzidos, como por exemplo, em sensores ópticos e sinais

Abstract: Polymeric optical fibers (POF) presents some advantages compared to the glass optical fibers as flexibility, higher numerical aperture (NA), ease in handling and connecting due to their larger diameter and lower cost manufacturing and installation. However, due to their larger transmission...

Abstract: Polymeric optical fibers (POF) presents some advantages compared to the glass optical fibers as flexibility, higher numerical aperture (NA), ease in handling and connecting due to their larger diameter and lower cost manufacturing and installation. However, due to their larger transmission losses compared to the main applications of glass fibers, POF are limited to short distances, such as local area networks (LAN), vehicle electronics, industrial automation, sensors, guides lighting and displays. PMMA - poly (methyl methacrylate) is the most common material used in the core of optical devices, since it has better optical properties in comparison with other optical polymers such as PS (polysterene) and PC (polycarbonate). In this study, it is proposed a new method to manufacture POF by vertical extrusion using PMMA and PVDF - poly (vinylidene fluoride) as core and cladding materials, respectively. The polymers are simultaneously extruded using the same die, taking advantage of their compatibility and similar processing parameters. The POF produced were characterized for core and cladding morphology and composition, by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX or EDS) and optical properties measurements of loss attenuation as a function of wavelength. The lowest spectral attenuation measured of the produced POF was 10,70 dB/m at 840 nm. Likely, lower losses could be expected if a more appropriated cleaving method for POF would be used and improvements on fiber coupling for loss attenuation measurements. In addition, the losses measured are also due to the irregular thickness of the fluorinated layer (cladding) around the core of the POF produced. Although, improvements are needed to get a FOP with regular diameters of cores and cladding, the one-step process developed for POF manufacturing by simultaneous extrusion of PMMA (core) and PVDF (cladding) showed to be feasible and could be a potential process for ease production of POF for short length applications