logo-ri

Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://hdl.handle.net/ripcmb/848019
Título: Estudo de metodologia para produção e análise de preformas de sílica dopadas pelo método MCVD
Autor(es): Carvalho, Andre
Orientador(es): Rossi, Wagner de
Palavras-chave: MCVD
Planejamento de experimentos
Fibra óptica
Áreas de conhecimento da DGPM: Engenharia nuclear
Setor(es) da Marinha: Diretoria-Geral do Desenvolvimento Nuclear e Tecnologia da Marinha (DGDNTM)
Data do documento: 2025
Editor: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN)
Descrição: O método de deposição química modificada por vapor (MCVD - Modified Chemical Vapor Deposition) é amplamente utilizado para produção de preformas de fibras ópticas devido à sua eficiência e precisão no controle da composição e das propriedades ópticas das fibras resultantes. Este trabalho visa apresentar o estudo para o desenvolvimento de uma metodologia que permita a produção de preformas de sílica dopadas por meio do processo MCVD. Para tanto, foi realizado o levantamento da literatura da metodologia e dos parâmetros de processo mais comuns aplicados ao processamento de fibras germanosilicatos e Fibras ópticas dopadas com Terras raras, especialmente dopadas com Yb e Al. Foi assim proposta uma metodologia com escalonamento de complexidade para a produção dessas preformas e aplicado um modelo numérico de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) para testar os dados levantados na literatura quanto a eficiência da reação. As simulações realizadas pelo CFD foram orientadas por um modelo de planejamento de experimentos que gerou um resultado numérico direcionado a reduzir os custos e tempo necessário para realização dos experimentos. As simulações associadas a metodologia de planejamento de experimentos do tipo composto central rotacional permitiu, dentro da faixa de operação analisada, encontrar um ponto ótimo para o processo, ocorrendo em uma temperatura de 2100 K, com fluxo de 1,9 L/min e a velocidade de rotação do tubo substrato podendo ser mantida no nível mais conveniente, uma vez que essa não apresentou alteração com significância estatística na resposta estudada. Adicionalmente, foi detalhada a metodologia de análise do perfil do índice de refração para ser utilizado nas preformas produzidas pelo método MCVD, com resultados experimentais que indicam uma fibra com índice de refração do tipo degrau.
Abstract: The Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD) method is widely used for the production of optical fiber preforms due to its efficiency and precision in controlling the composition and optical properties of the resulting fibers. This work aims to present a study for the development of a methodology to produce doped silica preforms using the MCVD process. To achieve this, a literature review was conducted on the methodology and the most common process parameters applied in the processing of germanosilicate fibers and rare-earth-doped optical fibers, particularly those doped with Yb and Al. Consequently, a methodology with scaled complexity was proposed for the production of these preforms, and a numerical Computational Fluid Dynamics (CFD) model was applied to test the literature data regarding reaction efficiency. CFD simulations were guided by an experimental design model, resulting in numerical outcomes aimed at reducing the costs and time required for conducting experiments. Simulations combined with the rotatable central composite experimental design methodology allowed, within the analyzed operational range, identifying an optimal point for the process occurring at a temperature of 2100 K, with a gas flow rate of 1.9 L/min. The rotation speed of the substrate tube could be maintained at the most convenient level, as it did not show statistically significant changes in the studied response. Additionally, a detailed methodology for analyzing the refractive index profile was described for use with preforms produced by the MCVD method, with experimental results indicating a step-type refractive index fiber.
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: https://repositorio.marinha.mil.br/handle/ripcmb/848019
Tipo: Dissertação
Aparece nas coleções:Ciência, Tecnologia e Inovação: Coleção de Dissertações

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Dissertacao_Andre_Carvalho.pdf2,53 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.