BRPI0720006A2

BRPI0720006A2 - Método para fabricação de uma pré-forma, uma pré-forma, uma fibra ótica e um amplificador

Info

Publication number: BRPI0720006A2
Application number: BRPI0720006-4A
Authority: BR
Inventors: Frederic Sandoz; Carlos Pedrido; Philippe Ribaux; Philippe Hamel; Peter Othenin; Philippe Vincent Roy; Mathieu Devautour
Original assignee: Silitec Fibers Sa
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2013-12-17
Also published as: JP5574217B2; CA2672007A1; CA2672007C; AU2007330730A1; CN101631751A; RU2009125938A; US8720230B2; JP2010511588A; EP2091876B1; BRPI0720006B1; WO2008068331A1; RU2460696C2; US20100000260A1; CN101631751B; EP2091876A1; KR20090089359A; EP1942083A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE UMA PRÉ-FORMA, UMA PRÉ-FORMA, UMA FIBRA ÓTICA E UM AMPLIFICADOR".

A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de uma pré-forma primária, secundária ou de ordem superior que pode ser usa- da para estirar uma fibra ótica ativa que permite a amplificação ou a atenua- ção de um sinal ótico. A presente invenção também refere-se a uma pré- forma, uma fibra ótica ativa estirada da dita pré-forma e a um amplificador ótico usando a dita fibra ótica. A fabricação de fibras óticas, tal como as fibras atualmente usa-

das em redes de comunicação de dados de ultra alta velocidade, é descrita em [1], Mool C. Gupta, Handbook of PHOTONICS, CRC Press, 1997 Boca Raton, capítulo 10.7, páginas 445-449. Etapas do processo principal da fa- bricação de fibra ótica são fabricar uma pré-forma, estirar a fibra a partir da pré-forma e cobrir a fibra com um material que protege a fibra contra a mani- pulação e influências ambientais.

No processo de estiramento, a pré-forma é alimentada proveni- ente de cima para a porção de estiramento de uma fornalha enquanto sendo estirada a partir do fundo usando tratores. A fibra é então enrolada em um tambor enquanto sendo monitorada com relação à resistência de tração. A temperatura durante o estiramento fica na faixa de 2000°C. Depois de sair da fornalha, a fibra é revestida com uma cobertura curável com UV antes do enrolamento no tambor.

Além do que, de acordo com [1], páginas 449-450, um aspecto importante da pesquisa de fibra ótica é a dopagem de terras raras para am- plificação e geração de raios laser. Abaixo, no lugar do termo terras raras, o acrônimo RE é usado.

Em um amplificador ótico, uma fibra dopada com RE com com- primentos na ordem de metros e níveis de dopante na ordem de 2 ppm, é emendada em um acoplador de fibra ótica dependente do comprimento de onda. O acoplador permite que alguém pulse continuamente a fibra dopada com érbio com a luz emitida de um diodo de laser semicondutor de alta po- tência em 980 ou 1480 nm. Filtro e isoladores óticos são freqüentemente incluídos para minimizar o ruído da emissão espontânea e as reflexões. A luz pulsada é usada para excitar do estado aterrado para um estado excita- do. A luz do sinal que entra na fibra inicia a emissão estimulada e é coeren- temente amplificada. Problemas técnicos, tais como a dependência de com- primento de onda do ganho, a saturação do ganho, dependência da polari- zação e emissão espontânea, entre outros, foram cuidadosamente estuda- dos. A emissão espontânea ocorre quando íons no estado excitado relaxam espontaneamente para o estado aterrado contribuindo para o ruído, assim afetando a razão de sinal para ruído de um sistema de comunicação basea- do em um amplificador. Um outro parâmetro importante do amplificador ótico é a concentração de íons de RE. Uma concentração ótima de íons de RE evita o agrupamento de íon que altera os estados excitados e resulta na ele- vação de um íon para um estado superior e a emissão para o terra dos íons vizinhos. Portanto, uma maior concentração de íons de RE não provê ne- cessariamente maior ganho e reduzido sinal em relação ao ruído. Além do que, a localização dos íons de RE dentro do núcleo também é relevante.

Se a intensidade da radiação de uma freqüência f incidente em um material é Io, então a intensidade I na profundidade χ dentro do material é dada por I = I0 e"ax (ver [2], John Beynon, Introductory University Optics, Prentice Hall 1996, página 231). Essa fórmula é de interesse para conside- rações com relação aos procedimentos de pulsação. Processos de fabrica- ção são, portanto, críticos em vista de obter fibras ativas de alto desempe- nho que podem ser aplicadas em sistemas de laser e/ou amplificadores óti- cos como mostrado em [1], página 450 ou [2], página 247.

De acordo com [3], Michel J.F. Digonnet, Rare-Earth-Doped Fi- ber Lasers and Amplifiers, 2a edição, Mareei Dekker Inc. 2001, capítulo 1.4 métodos-padrão de fabricação de fibra de sílica dopada dividem-se em duas categorias básicas, ambas baseadas na reação dos haletos, tais como SiCU, GeCU, POCU, SiF4 e BCI4 para formar a mistura desejada de óxidos. Os processos de acordo com a categoria 1 reagem em uma chama de hidrogê- nio e coletam a fuligem resultante no mandril para sinterização subsequente para um vidro transparente. Os processos baseados nesse método são ge- ralmente citados como depósito axial de vapor (VAD) e depósito de vapor externo (OVD). Os processos de acordo com a categoria 2 reagem os clore- tos dentro de um tubo de substrato que se torna parte do revestimento, rea- ção, depósito ou sinterização simultaneamente, já que um globo de fogo de maçarico de plasma ou cavidade de micro-ondas atravessa o tubo. Proces- sos com base nesse método são citados como depósito de vapor químico modificado (MCVD), depósito de vapor químico de plasma (PCVD) e depósi- to de vapor químico de micro-ondas intrínseco (IMCVD). De acordo com [3], página 5, capítulo 1.4.2, métodos para soltar

espécies de vapor de RE na zona de reação/deposição de um processo de pré-forma foram planejados para ambas as categorias de processo acima mencionadas. [3], página 6, figura 2 mostra processos MCVD, nos quais do- pantes de RE são soltos em uma região de oxidação junto com outros do- pantes de controle de índice. O reagente de RE de baixa pressão de vapor é acomodado colocando a fonte de vapor de RE perto da zona de reação e imediatamente diluindo-a com outros reagentes ou soltando os dopantes de RE junto com o material em um aerossol ou composto de pressão de vapor mais elevada na zona de reação. Processos adicionais para produzir fibras óticas convencionais e

fibras de cristal fotônico são descritos em [4], WO 2005/102946 A1 e [5], W02005/102947 A1, que não se referem à produção de pré-formas das quais fibras ativas de laser podem ser estiradas.

Um método para a produção de um pedaço de pré-forma para fibras óticas, que tem um núcleo e uma camisa externa de sílica fundida ou sílica fundida dopada é descrito em [6], GB 2176472. O método revelado em [6] incorpora as etapas de inserir pelo menos um elemento de material poro- so ou solto em um tubo de sílica fundido. Portanto, esse método exige a produção de elementos de material poroso ou solto, por exemplo, de acordo com o princípio "OVD", como mencionado acima e descrito em [6].

De acordo com [7], US 5.572.618, maior cuidado é tomado para minimizar as perdas de luz nas fibras devido à absorção e dispersão ao Ion- go do comprimento do filamento, de modo que a luz aplicada em uma ex- tremidade do material filamentar ótico é eficientemente transmitida para a extremidade oposta do material. Por essa razão, guias de onda óticos de baixa atenuação são geralmente formados de fibras dopadas com elementos de terras raras. Existem muitas situações, entretanto, nas quais é necessário utilizar dispositivos atenuadores óticos para reduzir a quantidade de força presente no sinal ótico. Para essa finalidade em [7], um dispositivo de ate- nuação ótico passivo é descrito, que compreende um guia de onda ótico a- daptado para receber a radiação ótica e absorver, ao longo do seu compri- mento, pelo menos 0,2 dB/m da radiação ótica. A seção do guia de onda pode ser acoplada em uma fibra ótica de pequena perda de modo a receber um sinal ótico a ser atenuado dela. Pelo menos uma região do guia de onda é dopada com um metal de transição para realizar uma absorção pré- selecionada por comprimento unitário, de modo que um grau controlado de atenuação pode ser obtido. Em uma fibra de sílica fundida, a região de ab- sorção é dopada com íons de um metal selecionado da classe consistindo em Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Ti e V, em uma concentração eficaz para prover um grau predeterminado de absorção pelo menos em um dado comprimento de onda. Sinais de comprimentos de onda menores poderiam ser atenuados, por exemplo, em uma camada de anel.

Esses métodos comuns não podem ser facilmente manuseados e exigem esforços consideráveis. Como descrito acima, os dopantes, mate- riais de RE ou metais, tal como metais transitórios, devem ser levados para uma zona que é adequada para executar as reações requeridas. Para os ditos dopantes, o termo dopantes de A/A, significando

dopantes de amplificação/atenuação, é usado abaixo. O termo "fibra ativa" é usado abaixo para qualquer fibra que é dopada com dopantes de A/A para finalidades de amplificação ou atenuação. Se, no contexto, é de relevância que a fibra seja usada para finalidades de amplificação, o termo "fibra ativa de laser" é usado no seu significado mais amplo.

Portanto, além dos grandes esforços para executar os processos descritos, restrições significativas resultam em vista da colocação dos do- pantes de A/A. Embora a geometria das fibras possa ser projetada como requerido, restrições severas resultam para a localização dos dopantes de RE. Essas restrições são especialmente desvantajosas em vista das consi- derações relacionadas com obter ganho máximo e ruído mínimo com fibras óticas ativas de laser. Idealmente, a concentração de dopantes de RE deve ser tão alta que um número máximo de emissões estimuladas e um mínimo de emissões espontâneas é atingido.

Além do que, com os processos de deposição de vapor acima descritos, é difícil obter pré-formas maiores que sejam adequadamente do- padas com materiais de A/A. É particularmente difícil obter fibras óticas com múltiplos núcleos que sejam adequadamente dopadas com materiais de A/A.

Um método para produzir fibras ativas é revelado em [8], WO 98/58884. De acordo com esse método, cacos de vidro dopados com RE tendo um diâmetro de partícula entre aproximadamente 100 μιτι - 5.000 μίτι são providos dentro de uma estrutura de revestimento. Como declarado em [8], o ganho provido por um meio hospedeiro dopado com terras raras pode ser aumentado aumentando a concentração do dopante adequado de terras raras. Entretanto, acima de uma concentração modesta, o agrupamento do íon de terras raras e a extinção tornam-se um problema. Foi descoberto que com métodos conhecidos, concentrações

desejáveis de dopantes de terras raras, isto é, ganhos desejáveis em meios óticos podem ainda não ser alcançados devido ao problema de agrupamento descrito. Portanto, a concentração de dopantes de RE e consequentemente o ganho do meio hospedeiro dopado com terras raras permanece restrito. Além do que, foi verificado que problemas de agrupamento tam-

bém ocorrem quando dopando um meio hospedeiro com dopantes de ate- nuação.

Ainda adicionalmente, um problema que até agora não atraiu a atenção apropriada refere-se à carência de homogeneidade dos índices re- frativos de núcleo e material de revestimento. As não homogeneidades dos índices providos nos materiais, que praticamente não podem ser evitados nos processos de depósito, podem causar qualidade de feixe insuficiente, particularmente deficiências de propagação do feixe.

Portanto, seria desejável proporcionar um método aperfeiçoado para fabricar meios hospedeiros óticos dopados de A/A com grandes volu- mes, tal como pré-formas primárias, secundárias ou de ordem superior e fibras óticas ativas derivadas delas.

Seria desejável, em particular, proporcionar um método aperfei- çoado para fabricar meios hospedeiros óticos dopados de A/A que permite atingir alta concentração e alta homogeneidade de dopantes de A/A implan- tados nos meios hospedeiros derivados, dessa maneira produzindo um alto ganho enquanto evitando os problemas de agrupamento.

Também seria desejável proporcionar um método para fabricar meios hospedeiros óticos dopados de A/A com homogeneidade aperfeiçoa- da dos índices refrativos e, dessa maneira, qualidade aperfeiçoada de feixe nas fibras óticas ativas produzidas. Também seria desejável proporcionar um método que permita

fabricar fibras óticas ativas de alto desempenho com múltiplos núcleos, bem como fibras de cristal fotônico (PCF) ativo de alto desempenho com esforço reduzido.

Também seria desejável proporcionar um método que permite a fabricação de pré-formas das quais fibras óticas ativas podem ser estiradas que permitem a indução da atividade do laser em uma maneira simples e com alta eficiência.

Também seria desejável proporcionar um amplificador ótico que opera com as fibras óticas ativas inventivas, particularmente fibras de PCF, para proporcionar um ganho desejado com um fator mais alto ou menor do que 1 (amplificação ou atenuação). Seria desejável, em particular, propor- cionar um amplificador ótico que permita a pulsação da fibra ótica ativa, in- ventiva, convencional ou de PCF, sem a exigência de alterar a trajetória do sinal ou tocar mecanicamente o núcleo da fibra ótica ativa, que está guiando o sinal.

Sumário da Invenção

Os objetivos acima e outros da presente invenção são atingidos por um método de acordo com a reivindicação 1, uma pré-forma de acordo com a reivindicação 17, uma fibra ótica de acordo com a reivindicação 18 e um amplificador ótico de acordo com a reivindicação 21.

Em uma primeira modalidade da invenção, uma primeira pré- forma é fabricada com um método que compreende as etapas de:

- proporcionar, em um estágio de processo inicial, um tubo de sílica e uma mistura de Si02-A/A compreendendo partículas de S1O2 e partí- culas de A/A (amplificação/atenuação),

- segurar o tubo de sílica, que compreende um espaço interior que é limitado na extremidade inferior do tubo de sílica por um fechamento,

- derramar a mistura de Si02-A/A no espaço interior do tubo de

sílica,

- preferivelmente prender um instrumento de união na extremi- dade superior do tubo de sílica e gerar uma pressão reduzida dentro do es-

paço interior e

- aquecer pelo menos a porção inferior da pré-forma não- processada, a fim de fundir o tubo de sílica e a mistura de S1O2-A/A.

Os índices refrativos do material do tubo de sílica e das partícu- las de SiO2 são selecionados dependendo do tipo de pré-forma planejado. Na eventualidade que uma pré-forma primária deva ser produzida, os índi- ces refrativos dos materiais são idênticos e correspondem com o núcleo de uma fibra ótica. Na eventualidade que uma pré-forma primária deva ser pro- duzida, os índices refrativos diferem e correspondem com o núcleo e o re- vestimento. A fim de obter um índice refrativo desejado, dopantes, tais como GeO2, P2O5, AI2O3 e/ou B2O3 são adicionados no grão de sílica.

A fim de aumentar a solubilidade das partículas de A/A, um auxi- liar de solubilidade, tais como óxido de alumínio AIxOx, cloreto de alumínio AIxCIx, germânio Ge ou fósforo P são adicionados no líquido.

Uma homogeneidade melhorada do índice refrativo dentro de regiões de uma pré-forma ou fibra originando da dita mistura pode ser obtida se partículas de SiO2, partículas de A/A e preferivelmente partículas de auxi- liar de solubilidade são selecionadas que têm pelo menos aproximadamente o mesmo tamanho, por exemplo, na faixa de 5-10 μιτι. Até o momento, ta- manhos de partícula diferentes foram oferecidos pelos fornecedores dos vá- rios materiais e processados pelos produtores dos meios óticos. Portanto, para o método inventivo, os materiais comprados não devem somente quí- mica e fisicamente, mas também geometricamente, ser adaptados uns aos outros.

Em uma modalidade preferida, no estágio do processo inicial, a mistura de Si02-A/A é produzida com um método que compreende as eta- pas de:

a) prover partículas de SiO2 na forma de uma fuligem, de prefe-

rência com um diâmetro de grão na faixa entre 10 nm e 1 μιη,

b) prover partículas de A/A, de preferência com um diâmetro de partícula na faixa entre 10 nm e 1 μιη, tal como compostos de cloreto (RE- Cl3),

c) de preferência prover partículas de auxiliar de solubilidade

(56), tal como compostos de cloreto (AI-CI3),

d) prover um líquido, tais como água, metanol, etanol ou álcool,

e) misturar a fuligem de SiO2, as partículas de A/A, de preferên- cia, as partículas do auxiliar de solubilidade (56) e o líquido de forma a obter

uma pasta fluida,

f) secar a pasta fluida, por exemplo, em uma fornalha ou forno, de preferência, em uma temperatura na faixa de 80°C - 120°C e

g) aplicar um impacto mecânico na pasta fluida seca, a fim de obter uma mistura de Si02-A/A pulverizada, que é a seguir derramada no

espaço interior do tubo de sílica.

A fuligem de SiO2 pode ser adicionada no líquido, seguida pelas partículas de A/A. Alternativamente e preferido, as partículas de A/A são adi- cionadas ao líquido primeiro, que é então misturado com a fuligem de SiO2, a fim de obter a pasta fluida.

Com esse método, o agrupamento das partículas de A/A pode

ser evitado, mesmo se provido em concentrações comparativamente altas. As partículas de A/A são homogeneamente distribuídas dentro da mistura de Si02-A/A e posteriormente em um meio hospedeiro dopado de A/A, isto é, no núcleo e/ou partes de revestimento da pré-forma ou fibra. Portanto, meios hospedeiros dopados de A/A com ganho significativamente mais alto ou ate- nuação podem ser fabricados. Enquanto provendo excelentes resultados, o novo método pode ser executado com pouco esforço. Ao mesmo tempo, o índice refrativo é também homogeneamente distribuído através do material processado.

Fibras derivadas de meios óticos inventivos compreendem, por- tanto, propriedades significativamente melhoradas, particularmente em vista do ganho e qualidade do feixe dos sinais aplicados.

Além do que, é possível aplicar tipos diferentes de partículas de A/A em altas concentrações e obter várias propriedades desejadas, por e- xemplo, amplificação de sinal seletivo e/ou atenuação em faixas diferentes do espectro do comprimento de onda. A mistura de Si02-A/A preferivelmente contém

90% -98% peso atômico, de preferência 84%, de partículas de

SiO2,

0,1% - 10% peso atômico, de preferência 2%, de partículas de

A/Ae

0,7% - 70% peso atômico, de partículas de alumínio.

A mistura de Si02-A/A preferivelmente contém até sete vezes mais partículas de alumínio do que partículas de A/A.

O líquido preferivelmente contém por litro

50 -150 gramas, preferivelmente 100 gramas de fuligem de SiO2, 0,025 - 0,1, preferivelmente 0,05 mois de cloreto de A/A e

0,075 - 0,5, preferivelmente 0,2 mois de cloreto de Al.

É importante observar que a mistura de Si02-A/A inventiva pode ser usada para qualquer parte de quaisquer meios óticos, tal como pré- formas primárias e de ordem superior, incluindo tubos providos para a fabri- cação de pré-formas e fibras óticas derivadas deles. Portanto, qualquer parte de uma pré-forma ou fibra pode ser fabricada, a partir da dita mistura de Si- 02-A/A. Na eventualidade que o material seja desejado com uma ótima ho- mogeneidade do índice refrativo, mas sem atividade de laser, então as partí- culas de A/As são simplesmente reduzidas ou omitidas na fórmula acima.

Em uma modalidade preferida, a mistura de Si02-A/A é pós- processada com as etapas de: g) aplicar, na extremidade inferior do tubo de sílica, um fecha-

mento que consiste em material poroso tal como vidro poroso,

h) derramar a mistura de Si02-A/A preparada no espaço interior do tubo de sílica,

i) introduzir um fluxo de gás, tais como oxigênio O2, hélio He, cloreto CI2 ou flúor F através do primeiro fechamento e através da mistura

de S1O2-A/A contida no tubo de sílica e aquecer o tubo de sílica, a fim de purificar e calcinar a mistura de Si02-A/A com uma temperatura abaixo do nível de vitrificação (de preferência, aproximadamente 1200°C) e

j) aquecer com uma temperatura acima do nível de vitrificação (de preferência 2100°C) pelo menos a porção inferior da pré-forma não- processada, a fim de fundir o tubo de sílica e a mistura de Si02-A/A.

O tubo de sílica e a mistura de Si02-A/A podem ser aquecidos completamente sobre todo o comprimento, a fim de obter a pré-forma pro- cessada. Alternativamente, os elementos derretidos podem ser simultanea- mente transformados enquanto aquecendo uma porção limitada, por exem- plo, pelo estiramento de uma fibra ou estiramento de pelo menos uma pré- forma alongada. Portanto, do tubo de sílica e da mistura de Si02-A/A, so- mente uma ou uma pluralidade de pré-formas pode ser obtida.

Em uma etapa do processo subsequente, uma ou mais das pré- formas fabricadas podem ser integradas em uma pré-forma secundária, da qual, devido às partículas de A/A providas no tubo de sílica e/ou a mistura de Si02-A/A das pré-formas fabricadas, uma fibra ótica ativa pode ser estirada.

Em uma modalidade preferida, para a produção de fibras óticas ativas de laser que podem ser pulsadas com uma alta eficiência, furos Iongi- tudinais são providos na pré-forma. Os ditos furos são preferivelmente pro- duzidos inserindo hastes removíveis, tal como hastes retangulares ou cilín- dricas, no tubo de sílica antes que o grão de SiO2 seja inserido. Em uma modalidade, pelo menos um furo longitudinal com um plano preferivelmente liso é provido na região de revestimento da pré-forma com o plano orientado para a região de núcleo da pré-forma. Portanto, sinais de pulso que alcançam o dito plano são refletidos para a região de núcleo da fibra ótica. Além do que, o material periférico que circunda o plano pode ser facilmente removido deixando um perfil aproximadamente em formato de D.

Alternativamente, uma eficiência até mesmo mais alta da pulsa- ção do laser pode ser atingida se a pré-forma é provida com numerosos fu- ros providos na região de revestimento da pré-forma. De preferência, pelo menos 3, de preferência 5 furos são providos que

a) são aleatoriamente distribuídos de preferência na zona perifé- rica da região de revestimento da pré-forma,

b) compreendem um diâmetro de furo de preferivelmente 1/10 do diâmetro da pré-forma e

c) são separados pelo menos por um diâmetro de furo.

Além do que, um tubo de sílica pode ser vantajosamente usado que foi dopado com material de A/A, que será igualmente distribuído na re- gião periférica da pré-forma, proporcionando vantagens significativas. O tubo de sílica primário ou um tubo de sílica secundário, como mencionado abaixo, pode ser facilmente produzido com uma dopagem desejável de partículas de A/A que são igualmente distribuídas dentro do material de tubo. Por exem- plo, o material de A/A na forma de pó seco pode ser misturado com a sílica que está em um estado derretido. Mais preferivelmente, uma mistura de Si- O2-A/A pode ser preparada como descrito acima. Desde que o material de RE é igualmente distribuído na região periférica do núcleo da fibra ótica ativa do laser, que foi estirada de uma tal pré-forma, isso pode ser alcançado a partir do revestimento com sinais de pulso aplicados com alta intensidade. Portanto, as fibras óticas ativas de laser inventivas permitem a introdução de sinais de pulso através do núcleo ou através do revestimento. A introdução de sinais de pulso através do revestimento, por exemplo, através de tubos auxiliares vizinhos, por exemplo, fibras de múltiplos modos, ou luvas de transferência como descrito abaixo, produz a vantagem que o núcleo per- manece intocado; o corte do núcleo e a emenda não são requeridos.

Opcionalmente, um processo de esmerilhação da superfície da pré-forma fabricada pode ser executado, a fim de pelo menos parcialmente remover o material do tubo de sílica, dessa maneira deixando uma pré-forma primária ou um pedaço de pré-forma que consiste na mistura de Si02-A/A derretida que foi dopada com material de A/A.

Em uma modalidade adicional, um tubo de sílica dopado de A/A é cheio firmemente igualando com um pedaço de vidro sólido ou uma pré- forma inventiva ao invés da mistura de Si02-A/A. Essa combinação do tubo de luva de sílica primário dopado de A/A e o pedaço de sílica sólida inserido ou a pré-forma inventiva resulta em uma pré-forma primária não-processada. O resultado, em vista das propriedades físicas e das vantagens relaciona- das, é comparável com o da primeira modalidade. Os dopantes de A/A do tubo de sílica novamente serão distribuídos igualmente na zona periférica do núcleo da fibra resultante. A atenuação, por exemplo, pode ser executada em comprimentos de onda diferentes.

Uma modalidade adicional da invenção, na qual os princípios inventivos da primeira e da segunda modalidade são aplicados, refere-se à fabricação de uma pré-forma para fibras de cristal fotônico ativas, particu- Iarmente fibras óticas ativas de laser. Nessa terceira modalidade, um tubo de sílica dopado de A/A, de preferência produzido com a mistura de S1O2-A/A inventiva, é aplicado na pré-forma em uma posição, que se refere à região de núcleo da fibra de cristal fotônico ativa. Desde que fibras de cristal fotôni- co usam núcleos ocos, o tubo de sílica dopado de A/A de preferência com parede fina não é cheio com um pedaço de sílica ou grão de sílica, mas de preferência com uma haste removível. Portanto, o sinal ótico fica confinado dentro do núcleo oco por meio do efeito de lacuna de banda fotônico e am- plificado quando encontrando a superfície do tubo de sílica dopado de A/A.

Em todas as três modalidades, a atividade do laser ou a atenua- ção de uma fibra estirada da pré-forma é vantajosamente realizada. Na pri- meira e na segunda modalidades, o material de A/A pode ficar confinado na porção central do núcleo, onde as intensidades do sinal de pulso, se não aplicado através do revestimento, e do sinal do usuário são geralmente mais altos. Nesse caso, o grão de sílica primário é dopado com material de A/A, por exemplo, com érbio, em uma concentração típica de 50 ppm ou acima. Entretanto, se o sinal de pulso é introduzido através do revestimento, então o tubo de sílica primário, que se refere à região periférica do núcleo, é dopa- do com material de AJA preferivelmente até o limite do agrupamento.

A introdução de sinais de pulso no revestimento pode ser feita depois da remoção da cobertura, por exemplo, por meio de uma luva otica- mente condutora, ou por meio de fibras de pulso que são providas dentro do revestimento. A transferência dos sinais de pulso do revestimento para o núcleo é executada com perdas mínimas, se o material do núcleo e revesti- mento compreendem o mesmo índice refrativo. Portanto, o sinal de pulso não é refletido na região do núcleo e pode alcançar com intensidade relati- vamente alta o núcleo, particularmente a zona periférica. A fim de confinar o sinal do usuário, a despeito dos índices refrativos idênticos ou similares do material do núcleo e material do revestimento, dentro do núcleo, o revesti- mento é provido com elementos estruturais que são cheios com ar. Esses elementos estruturais são projetados em uma tal maneira que, em média, um índice refrativo para o revestimento é menor do que o índice refrativo do núcleo. Portanto, essa modalidade adicional da fibra ótica ativa e da pré- forma da qual ela está originando-se é ideal para a pulsação através do re- vestimento. Os ditos elementos estruturais podem ser obtidos, por exemplo, provendo tubos de sílica auxiliares na pré-forma secundária que são cheios com ar ou um gás adequadamente selecionado. A fim de obter atividade de laser nas fibras de cristal fotônico

inventivas, a estrutura, por exemplo, a periodicidade, por exemplo, de uma estrutura alveolar, poderia tanto localmente quanto sobre toda a fibra e con- sequentemente sobre toda a pré-forma, ser perturbada com a conseqüência que o sinal entra nas zonas periféricas da região do núcleo que consistem em material originando do tubo de sílica dopado de A/A.

A estruturação otimizada e a dopagem otimizada das fibras e das pré-formas correspondentes podem ser executadas mais vantajosamen- te com as etapas de processo explicadas abaixo que são baseadas na idéia usando grão de sílica ou para fabricação de pré-formas secundárias ou de ordem superior.

A pré-forma primária da primeira modalidade, a pré-forma não- processada da segunda modalidade e o tubo de sílica dopado de A/A da terceira modalidade, que têm uma superfície externa, são inseridos em um tubo de sílica secundário tendo uma superfície interna.

Se requerido,

a) para o ajuste do índice refrativo do revestimento, como descri-

to acima,

b) para prover fibras para finalidades de pulsação, como descrito

acima,

c) para atingir o efeito de lacuna de banda fotônico,

d) para realizar múltiplas fibras de núcleo,

elementos estruturais adicionais, tais como tubos de sílica auxili-

ares, hastes auxiliares removíveis, pedaços de sílica ou pré-formas primárias processadas que também têm superfícies externas.

As superfícies externas do elemento inserido e a superfície in- terna do tubo de sílica secundário definem um segundo espaço interior Iimi- tado em uma primeira extremidade do tubo de sílica secundário por um se- gundo fechamento.

Em uma etapa de processo adicional, os elementos inseridos são mantidos em uma relação coaxial substancialmente de maneira longitu- dinal com o tubo de sílica secundário. A seguir, o grão de sílica secundário é inserido no segundo espaço interior.

Depois disso, o segundo espaço interior é limitado na segunda extremidade superior do tubo de sílica secundário por um segundo instru- mento de união e a seguir uma pressão reduzida é gerada dentro do segun- do espaço interior e do tubo de sílica secundário, o grão de sílica secundário e os elementos estruturais inseridos são aquecidos completamente sobre todo o comprimento ou parcialmente enquanto simultaneamente estirando uma fibra ótica. Breve Descrição dos Desenhos

Alguns dos objetivos e vantagens da presente invenção foram apresentados, outros aparecerão quando a descrição seguinte for conside- rada junto com os desenhos acompanhantes nos quais: figura 1 mostra um tubo de sílica (SiO2) primário de parede fina

11 com um eixo geométrico x, um espaço interior 12 e um fechamento 13 na sua extremidade inferior,

figura 2 mostra o tubo de sílica primário 11, 11d da figura 1 com um instrumento de união 3 no seu lado superior, através do qual o grão de sílica primário 51 ou uma mistura de Si02-A/A 58 é cheia no espaço interior 12, a fim de criar uma pré-forma primária não-processada 1,

figura 3 mostra o processo de aquecimento, derretimento e fu- são do grão de sílica primário 51 ou mistura de Si02-A/A 58 e o tubo de síli- ca primário 11, 11 d, a fim de obter uma pré-forma primária processada 1, figuras 4a-4f mostram o tratamento da pré-forma de sílica pri-

mária processada com calor 1 da figura 3, durante o qual uma camada peri- férica é removida, que consiste em material originando do tubo de sílica pri- mário 11,

figuras 5a-5c mostram a montagem de uma pré-forma secun- dária 10 com um tubo de sílica (SiO2) secundário de parede fina 111 que recebe, coaxialmente alinhado, a pré-forma primária dopada de A/A 1, 1' da figura 4 e o grão de sílica secundário 510 ou uma mistura de Si02-A/A 58,

figura 6 mostra a extremidade superior da pré-forma secundária da figura 5, que também compreende um tubo de luva dopado de A/A de parede fina 11 d, por exemplo, um tubo de sílica primário como mostrado na figura 1, que está firmemente envolvendo o pedaço de sílica 15,

figura 7 mostra a extremidade superior da pré-forma secundária 100 que compreende cinco pré-formas primárias ou secundárias 1,10, como mostrado na figura 4 ou figura 6, e tubos auxiliares 11x contidos em um tubo de sílica secundário 111,

figura 8 mostra uma pré-forma secundária 100' planejada para produzir fibras de cristal fotônico, com um tubo de sílica dopado de A/A 11 d, tubos auxiliares 11x e hastes auxiliares 101 dispostas em uma estrutura pe- riódica bidimensional,

figura 9 mostra um aparelho 2 usado para estirar uma

fibra ótica 8 da pré-forma secundária 10, 10' da figura 5 ou figura 6, figura 10 mostra o aparelho 2 da figura 9 usado para esti-

rar uma fibra ótica da pré-forma secundária 100, 100' da figura 7 ou figura 8, figura 11 mostra um amplificador ótico 600 com uma vista seccional de uma fibra ótica ativa inventiva 8 que compreende múltiplos nú- cleos 811, 812, ... e fibras auxiliares 811x, figura 12 mostra um amplificador ótico 600 com uma vista

seccional de uma fibra de cristal fotônico inventiva 8',

figura 13 mostra um amplificador ótico que usa uns poucos enrolamentos de uma fibra ótica ativa inventiva 8,

figuras 14, 14a mostram um amplificador ótico 600 que aplica sinais de pulso através do revestimento de uma fibra ótica ativa inven- tiva 8,

figuras 15a-15g mostram o método inventivo para a fabri- cação de pré-formas e fibras na modalidade mais vantajosa e

figuras 16a-16c mostram fibras 8, que são providas com elementos estruturais ocos ou maciços 822, 822' que permitem a pulsação do laser através do revestimento com alta eficiência e

figuras 17a-17e mostram a montagem das pré-formas pro- jetadas para produzir fibras óticas de acordo com as figuras 16a-16c. Descrição Detalhada Das Modalidades Preferidas A figura 1 mostra um tubo de sílica (SiO2) primário 11 tendo um

eixo geométrico longitudinal x, um diâmetro externo d1, um diâmetro de pa- rede d10, um espaço interior 12 e um fechamento 13 na sua extremidade inferior, que é feito de preferência como uma peça junto com o tubo de sílica primário 11. Opcionalmente, como mostrado na figura 2, por exemplo, cortes ampliados B e C, o tubo de sílica primário 11 pode conter, cercado nas suas paredes, material de A/A 52 de um ou numerosos tipos, para finalidades que são descritas abaixo. A figura 2 mostra o tubo de sílica 11, 11 d da figura 1 com um instrumento de união 3 no seu lado superior compreendendo um primeiro canal 31, através do qual o grão de sílica primário 51 ou uma mistura de Si- O2-PJA 58, que será descrita abaixo com referência à figura 15, é cheio no espaço interior 12 do tubo de sílica 11. A figura 2 também mostra opções diferentes A, B e C de uso de um tubo de sílica 11d e grão de sílica primário 51 que são diferentemente dopados com material de A/A 52, dessa maneira resultando em localizações diferentes de materiais de A/A 52 selecionáveis diferentes dentro da pré-forma primária processada 1 e consequentemente no núcleo da fibra ótica estirada dela.

O material de A/A pode ser material de RE1 tais como neodímio, európio, disprósio, hólmio, érbio, túlio ou itérbio, ou metal, tais como Fe, Ni1 Co, Cr, Cu, Mn, Ti e V. Para os dopantes aplicados de acordo com a presen- te invenção, um único tipo de material, para fibras ativas de laser tipicamente érbio, pode ser selecionado. Entretanto, dependendo dos comprimentos de onda dos sinais guiados, também dois ou mais tipos de material de A/A po- dem ser aplicados.

O corte ampliado A mostra o tubo de sílica 11 livre de dopantes de A/A. Ao invés disso, vários tipos de dopantes de A/A 52 estão contidos no grão de sílica primário 51. Na metade superior do corte A, diferentes partícu- las de uma mistura de materiais de A/A são misturadas com as partículas do grão de sílica. Como mostrado na metade inferior do corte A, os materiais de A/A ficam preferivelmente confinados dentro do grão de sílica. Isso pode ser realizado adicionando o material de A/A na sílica (SiO2) que está em um es- tado derretido, que então é agitada até que o material de A/A esteja igual- mente distribuído dentro da mistura de Si02-A/A processada. O grão deriva- do do líquido dopado então contém e mantém uma distribuição uniforme do material de A/A.

Entretanto, mais preferivelmente o processo de preparação da mistura de Si02-A/A é executado de acordo com as etapas seguintes:

a) provendo partículas de SiO2 51 na forma de uma fuligem, de preferência com um diâmetro de grão na faixa entre 10 nm e 1 μιη, b) provendo partículas de A/A 52, de preferência com um diâme- tro de partícula na faixa entre 10 nm e 1 μιτι, tal como compostos de cloreto (RE-CL3)1

c) provendo um líquido 55, tais como água, metanol, etanol ou

álcool,

d) misturando a fuligem de S1O2 51, as partículas de A/A 52 e o líquido 55, a fim de obter uma pasta fluida.

Para esse procedimento preferido, é importante que um líquido 55 seja usado, que pode ser misturado com a fuligem de S1O2 51 e as partí- cuias de A/A 52 em maneiras diferentes. A fuligem de S1O2 51 pode ser adi- cionada no líquido 55 ou vice-versa. A seguir, as partículas de A/A 52, de preferência cloreto de RE RE-CI3, são adicionadas, a fim de obter a pasta fluida. Alternativamente e preferido, as partículas de A/A 52 e preferivelmen- te partículas de auxiliar de solubilidade 56, tal como compostos de AIXCIX, são adicionadas no líquido 55, que então é derramado em um recipiente A, que contém a fuligem de S1O2 51, como ilustrado na figura 15a.

A fim de obter uma distribuição uniforme do líquido 55, a pasta fluida resultante 58 é preferivelmente agitada, como ilustrado na figura 15b.

A seguir, a pasta fluida 58 é seca, de preferência em um forno sob uma temperatura na faixa de 100°C, como ilustrado na figura 15c.

Como mostrado na figura 15d, a pasta fluida seca 582 é então pulverizada sob o impacto da energia mecânica, a fim de obter um pó ou fuligem 583, no qual as partículas de A/A 52 são homogeneamente distribuí- das.

Na etapa de processo adicional mostrada na figura 15e, a mistu-

ra pulverizada de S1O2-A/A 583 é então derramada no espaço interior 12 de um tubo de sílica 11, que foi provido com um fechamento permeável ao gás 13 na sua extremidade inferior. O fechamento permeável 13 preferivelmente consiste em vidro poroso, que permite a transferência de um gás, mas man- têm a mistura de S1O2-A/A introduzida no lugar.

Na próxima etapa do processo ilustrada na figura 15f, um fluxo de gás, tal como oxigênio O2, hélio He ou flúor F, é introduzido através do fechamento permeável ao gás 13 e através da mistura de Si02-A/A 58 conti- da no tubo de sílica 11, que é aquecido com uma temperatura abaixo do ní- vel de vitrificação, por exemplo, em 1200°C. Com essa etapa do processo, a mistura de Si02-A/A 58 é purificada e calcinada. Compostos orgânicos, par- ticularmente cloretos dissolvidos que se originam de compostos de RE-CI3 são removidos com o fluxo de gás que deixa o tubo de sílica 11 na sua ex- tremidade superior.

No estágio de processo final ilustrado na figura 15g ou alternati- vamente na figura 15h, pelo menos a porção inferior da pré-forma não- processada resultante 1 é aquecida em uma fornalha 23 em uma temperatu- ra acima do nível de vitrificação, de preferência ao redor de 21OO0C, a fim de fundir o tubo de sílica 11 e a mistura de S1O2-A/A 58. Na figura 15g, a pré- forma não-processada 1 é aquecida sobre todo o seu comprimento, a fim de obter uma pré-forma processada que pode ser usada em um outro tempo e lugar, por exemplo, para produzir uma pré-forma mais complexa como des- crito abaixo. Na figura 15h, a pré-forma não-processada 1 é aquecida parci- almente na sua extremidade inferior da qual uma fibra ótica 8 é simultanea- mente estirada.

A mistura de Si02-A/A inventivamente produzida pode ser usada vantajosamente em todas as opções em todas as aplicações descritas acima ou a seguir.

Um corte ampliado B da figura 2 mostra que ambos, o tubo de sílica primário 11d e o grão de sílica primário 51, são dopados com materiais de A/A 52-I, 522 diferentes. O corte ampliado C da figura 2 mostra que so- mente o tubo de sílica primário 11 d é dopado com os materiais de A/A 52i, 522 diferentes.

O diâmetro d10 da parede circular do tubo de sílica primário 11, 11 d (de parede fina) é, por exemplo, dez vezes menor do que o seu diâme- tro externo d1. Entretanto, a razão dos ditos diâmetros d 1 /d 10 pode ser até 50 e mais alta. Portanto, o volume do espaço interior 12 é relativamente grande, isto é, várias vezes maior do que o volume de uma pré-forma con- vencional. Depois que o tubo de sílica primário 11, 11 d foi cheio completa- mente, o canal de inserção 31 do instrumento de união 3 é fechado por uma tampa de vedação 39. A seguir, uma bomba de vácuo 22, que é conectada no canal de evacuação 32 provido no instrumento de união 3, remove o ar do espaço interior do tubo de sílica primário 11, 11 d, a fim de evitar inclu- sões de ar na pré-forma processada 1.

A figura 3 mostra o processo de aquecimento, derretimento e fusão do grão de sílica primário 51; 51, 52 e o tubo de sílica primário 11, 11d, a fim de obter uma pré-forma primária processada 1. A pré-forma pri- mária parcialmente processada 1 é verticalmente alinhada e montada em um dispositivo de sujeição 21 que permite o movimento vertical controlado e, de preferência, a rotação da pré-forma primária 1 ao longo e ao redor do seu eixo geométrico x. De preferência, o dispositivo de sujeição 21 é projetado para aplicar uma vibração sobre a pré-forma primária 1 a fim de condensar o grão de sílica primário 51 provido no espaço interior 12 do tubo de sílica pri- mário 11, 11 d.

A figura 3 também mostra um abastecimento de calor ou forna- lha 23, que permite o aquecimento da pré-forma primária 1, por exemplo, para temperaturas na faixa de 2100°C a 2350°C. Devido à energia térmica provida pela fornalha 23 e devido à diferença estabelecida de pressões que estão presentes em e fora da pré-forma 1, o tubo dè sílica primário 11, 11d e o grão de sílica primário 51, 52 derreterão e fundirão juntos. Depois da con- clusão do processo de aquecimento, a sílica primária 11, 11 d e o grão de sílica primário 51, 52 formarão um corpo de sílica praticamente homogêneo que, entretanto, compreende zonas diferentes individualmente dopadas com material (ou materiais) de A/A.

Ao invés de aquecer o tubo de sílica primário 11, 11 d e o grão de sílica primário 51, 52 completamente sobre todo o comprimento, os ele- mentos derretidos podem ser simultaneamente transformados enquanto a- quecendo uma porção limitada, por exemplo, pelo estiramento de uma fibra ou estiramento de pelo menos uma pré-forma primária alongada 1. Portanto, do tubo de sílica primário 11, 11 d e do grão de sílica primário 51, 52, somen- te uma ou uma pluralidade de pré-formas 1 pode ser obtida que são ade- quadas para as exigências específicas. Por exemplo, um elemento estirado do tubo de sílica primário 11, 11d e do grão de sílica primário 51, 52 poderia ser usado como uma fibra ou uma cavidade de fibra em um sistema de laser ou como uma pré-forma primária 1 que é introduzida em uma pré-forma se- cundária não-processada como descrito abaixo.

As figuras 4a-4f mostram o tratamento da pré-forma primária processada com calor 1 da figura 3, durante o qual uma camada periférica é removida, que consiste em material derivado do tubo de sílica primário 11. As figuras 4a e 4b mostram a pré-forma primária processada 1 da figura 3 depois do processo de aquecimento terminado. As figuras 4c e 4d mostram a pré-forma primária processada 1 durante o processo de esmerilhação, de preferência, executado por uma ferramenta de esmerilhar automatizada. As figuras 4c e 4d mostram a pré-forma primária processada 1 depois da con- clusão do processo de esmerilhação, que é recomendado para ser executa- do na eventualidade que o material do tubo de sílica primário 11 não contri- bua favoravelmente para as propriedades da pré-forma primária 1 ou das fibras óticas derivadas dele.

As figuras 5a e 5b mostram a montagem de uma pré-forma se- cundária 10 com um tubo de sílica (SiO2) secundário de parede fina 111 que recebe, coaxialmente alinhado, a pré-forma primária dopada de A/A 1, 1' da figura 4 (ver figura 5a) e o grão de sílica secundário 510 (ver figura 5b).

A figura 5c mostra a montagem de uma pré-forma secundária 10' com um tubo de sílica (SiO2) secundário de parede fina 111 que recebe, coaxialmente alinhado, um pedaço de sílica não dopado 15 e grão de sílica secundário 510.

Os cortes ampliados D1, D1, D2, D2' e Ε, E1, E1\ E2, E2' mos- tram que o tubo de sílica secundário 111 e/ou o grão de sílica secundário 510 podem ser dopados com material (ou materiais) de A/A, como já descri- to para o tubo de sílica primário 11, 11' e o grão primário 51, a fim de obter as propriedades desejadas da pré-forma secundária 10, 10'.

A figura 6 mostra a extremidade superior da pré-forma secundá- ria 10 da figura 5c, que adicionalmente compreende um tubo de luva dopado de A/A de parede fina 11 d, por exemplo, um tubo de sílica primário como mostrado na figura 1, que está firmemente envolvendo o pedaço de sílica 15. Essa modalidade da invenção permite trazer o material dopado de A/A con- tido no tubo de luva 11 d para a zona periférica do pedaço de sílica 15. De preferência, o pedaço de sílica 15 e o tubo de luva 11 d compreendem o mesmo índice refrativo, de modo que um núcleo de sílica homogêneo pode ser produzido que, entretanto, compreende zonas que são diferentemente dopadas com materiais de A/A 52. Ainda adicionalmente, é possível usar o mesmo índice refrativo para o pedaço de sílica 15, o tubo de luva secundário 11 d e o grão de sílica secundário 510. Nessa eventualidade, o índice refrati- vo do revestimento, que primariamente consiste no grão de sílica secundário derretido 510, pode ser ajustado introduzindo lacunas de ar longitudinais. Como esquematicamente mostrado na figura 6, tubos auxiliares 11x poderi- am ser providos entre o pedaço de sílica 15 e a parede do tubo de sílica se- cundário 111 em tal tamanho e número que, em média, um índice refrativo desejado resulta do ar ou gás contido nos tubos auxiliares 11x e no grão de sílica secundário derretido 510. Portanto, em uma fibra ótica 8 estirada des- sa pré-forma secundária 10 (ver figura 10), o sinal ótico percorrerá não so- mente no centro do núcleo, mas também no material das regiões periféricas do núcleo que são derivados do tubo de luva de sílica dopado de A/A. Desde que nenhuma etapa de índice ocorre ao longo do raio do secundário, a luz pode passar com perdas reduzidas a partir da superfície do revestimento ou de uma fibra dentro do revestimento para o centro do núcleo. Entretanto, a luz pode alcançar mais facilmente a zona periférica do núcleo.

A figura 6 também mostra um segundo instrumento de união 30 para a pré-forma secundária 10, que compreende um canal 310 que recebe o pedaço de sílica 15 (ou uma pré-forma primária 1, 1'). O grão de sílica se- cundário 510 pode ser introduzido, por exemplo, através do canal de evacu- ação 329, que, depois que o enchimento do grão de sílica secundário 510 foi completado, é conectado através de um encaixe 221 e um tubo 220 na bomba de vácuo 22. A fim de fechar completamente a pré-forma secundária não-processada 10, uma tampa de vedação 390 é montada no topo do ins- trumento de união 30.

A figura 7 mostra a extremidade superior da pré-forma secundá- ria 100 que compreende um tubo de sílica secundário mais largo 111, no qual cinco pré-formas primárias 1, como mostrado na figura 4, ou cinco pré- formas secundárias 10, como mostrado na figura 6, tubos auxiliares 11x e hastes de sílica auxiliares 15 (ou pedaços de sílica) estão contidos. Além disso, o grão de sílica secundário 510 é inserido no tubo de sílica secundário 111. Novamente, o grão de sílica secundário 510 e o tubo de sílica secundá- rio 111 podem ser dopados com material de A/A como requerido. A partir dessa pré-forma secundária 100, depois que ela foi também processada, uma fibra ótica pode ser estirada que compreende múltiplos núcleos ativos. Elementos da fibra estirada, que se referem aos tubos auxiliares 11x ou às hastes auxiliares 15, podem ser usados para injetar a guiar os sinais de pul- so como detalhado abaixo.

A figura 8 mostra a extremidade superior da pré-forma secundá- ria 100' que compreende um tubo de sílica secundário mais largo 111, no qual um tubo de sílica dopado de A/A 11 d, tubos auxiliares 11x e hastes au- xiliares removíveis 101 são dispostos em uma estrutura periódica bidimensi- onal. A partir dessa pré-forma secundária 100', depois que ela também foi processada, uma fibra de cristal fotônico (PCF) pode ser estirada. A estrutu- ra periódica bidimensional é selecionada para aplicar o efeito da lacuna de banda fotônico (PBG) na fibra de cristal fotônico estirada da pré-forma se- cundária processada 10. As hastes auxiliares removíveis 101 servem como suportes de

espaço dentro do grão 510 ou dentro de um tubo auxiliar 11x ou dentro do tubo de sílica dopado de A/A 11d. Como uma conseqüência, se as hastes auxiliares removíveis 101 são aplicadas, tubos de sílica de parede relativa- mente fina, de preferência de um tamanho padrão, podem ser selecionados, que não deformarão ou fecharão durante o processo de aquecimento. As hastes removíveis 101, que são removidas depois da conclusão do processo de aquecimento, mantêm o interior dos tubos de sílica 11x, 11 d na forma correta. Além do que, uma haste removível 101 pode ser usada sem um tu- bo auxiliar 11x para manter um espaço alongado livre dentro do grão de síli- ca. Depois que a pré-forma 100' foi processada, a haste removível 1205 é removida. Hastes auxiliares 101 podem ser facilmente removidas da sílica vitrificada, se um material, tal como grafite, com um coeficiente de expansão térmica, é usado, que é maior do que o coeficiente de expansão térmica do vidro. Durante o processo de resfriamento, uma tal haste 101 retrairá ou en- colherá mais forte do que o vidro, de modo que nenhuma adesão permane- cerá no vidro. Portanto, com hastes removíveis, pré-formas com estruturas complexas compreendendo numerosos elementos vazios alongados podem ser facilmente criadas.

A figura 9 mostra um aparelho 2 usado para estirar uma fibra ótica inventiva 8 da pré-forma secundária 10, 10' da figura 5. Depois que a pré-forma secundária 10, 10' é aquecida para o seu ponto de fusão e uma fibra 8 tiver sido puxada, uma área angular chamada pescoço inferior é for- mada. Uma única fibra ótica 8 surge da pré-forma secundária 10, 10' em um estado semiderretido e passa através de um monitor de diâmetro 24. A fibra ótica 8 continua a ser puxada para baixo e passa através de um aplicador de cobertura 25 que aplica uma cobertura para proteger a fibra ótica 8. A fibra ótica 8 também passa através de outras unidades 26, 27 que curam a cober- tura ótica e monitoram o diâmetro geral depois que a cobertura foi aplicada. A fibra ótica 8 então encontra um aparelho de rotação 28 que pode compre- ender um rolete que concede uma rotação na fibra ótica 8. A fibra ótica 8 então eventualmente encontra uma série de roletes (não mostrados) puxan- do a fibra ótica 8 antes que ela então seja enrolada ao redor de um tambor ou carretei 29. A pré-forma secundária 10, 10' é montada em um dispositivo de sujeição 21, que permite o movimento vertical controlado ao longo e pre- ferivelmente a rotação ao redor do seu eixo geométrico. Além do mais, o dispositivo de sujeição 21 pode ser projetado para aplicar uma vibração so- bre a pré-forma secundária, a fim de condensar o grão de sílica secundário 510.

A figura 10 mostra o aparelho 2 usado para estirar uma fibra óti- ca inventiva 8, tal como uma fibra de cristal fotônico, da pré-forma secundá- ria 100, 100' da figura 7 ou figura 8.

Como descrito em [2], página 246, um sinal ótico que é guiado na fibra ótica deve ser regenerado depois de certas distâncias. Uma repeti- dora é colocada a alguma distância ao longo de um cabo para impedir a o- corrência da atenuação do sinal substancial. Um regenerador pode também ser usado para reconstituir a forma de um sinal digital e, dessa maneira, im- pedir que o ruído do sinal seja amplificado também. Com uma fonte de laser semicondutor de aproximadamente 1 mW de potência, a distância máxima antes da regeneração é necessária entre 100 e 200 km. O cabo de fibra óti- co transatlântico, por exemplo, que foi colocado nos anos 70 tem repetidoras a cada 70 km.

Além disso, de acordo com [2], o princípio geral da amplificação ótica conta com a emissão estimulada, como no laser. Uma inversão de po- pulação deve ser estabelecida, em primeiro lugar, entre dois estados e a emissão estimulada eleva o número de fótons em fase. A tecnologia do am- plificador com fibra começou em 1964 quando neodímio foi sugerido como um elemento adequado para dopar uma fibra. Um avanço principal foi feito na metade dos anos 80 quando o érbio foi descoberto para produzir um ga- nho ótico de uns poucos milhares em um comprimento de onda de 1,5 μιτι; ele integra bem com uma fonte de luz de InGaAsP. Fibras dopadas com pra- siodímio estão atualmente sendo investigadas, desde que elas operam ao redor de 1,3 μιτι, o outro comprimento de onda usado em sistemas de co- municação.

[3], página 247, figura 9.20 mostra o Iayout básico de um amplifi-

cador ótico com a fibra dopada com érbio emendada na fibra de transmis- são. A luz da fonte de laser é combinada com o sinal através do acoplador seletivo de comprimento de onda. A luz do laser pulsa opcionalmente os á- tomos de érbio para os estados excitados e o sinal induz a emissão estimu- Iada no comprimento de onda do sinal. Isoladores óticos (coberturas contra reflexão) impedem reflexões indesejadas e o filtro bloqueia a luz do laser.

A figura 11 mostra um amplificador ótico simplificado 600 e uma vista seccional de uma fibra ótica ativa inventiva 8 que compreende múltiplos núcleos 811, 812,... e fibras auxiliares 811x que se originam, por exemplo, de hastes ou pedaços de sílica que foram providos na pré-forma secundária 10, 10'. A figura 11 mostra uma unidade de fonte 62 que provê sinais de pul-

so em vários comprimentos de onda λ10.....λ60. Esses sinais de pulso λ10,

..., X60são injetados em fibras de pulso de múltiplos modos 811x e percor- rem então através do revestimento para os núcleos 81-ι, 8I2.....onde os í-

ons de RE são retirados. Portanto, os sinais λ1.....λ7 que estão percorren- do nos núcleos da fibra ótica 8 causarão emissões estimuladas e, assim, são amplificados.

A figura 12 mostra um amplificador ótico 600 e uma vista seccio- nal de uma fibra de cristal fotônico inventiva 8'. Novamente, sinais de pulso λ10.....λ60 são providos para fibras de pulso de múltiplos modos 811 χ pro- vidas no revestimento. A partir das fibras de pulso, os sinais de pulso alcan- çam a zona periférica da região do núcleo 81RE que se refere ao tubo de vidro de sílica dopado com RE 11 d. Se a estrutura periódica é ligeiramente perturbada, então o sinal do usuário guiado, pelo menos o campo evanes- cente entrará nessa zona periférica dopada e causará emissões estimuladas e uma amplificação do sinal do usuário. Como mostrado nas figuras 11 e 12, uma vantagem principal da presente invenção é que a estrutura das pré-formas e, dessa maneira, a es- trutura das fibras óticas ativas pode ser livremente selecionada. Portanto, fibras de pulso grandes podem ser facilmente incorporadas que podem ser identificadas e abertas com a finalidade de sinais de pulso de injeção sem interromper o núcleo que guia o sinal do usuário. Alternativamente, é até mesmo possível injetar luz sem usar fibras de pulso. Para essa finalidade, a fibra ótica ativa 8 é inserida em uma luva 85, que recebe e transfere os si- nais de pulso (ver figura 14a). Como mencionado acima, os sinais de pulso são transferidos com perdas mínimas se os materiais usados para os ele- mentos diferentes compreendem um índice refrativo idêntico e o índice refra- tivo do revestimento é elevado por meio de inclusões de ar ou gás.

A figura 13 mostra a forma conhecida do amplificador ótico [3] que usa uns poucos enrolamentos de uma fibra ótica ativa inventiva 8 que é emendada (ver posições de emenda 65) em uma linha de transmissão ótica 81. Um sinal fraco é enviado de uma extremidade de entrada de uma linha de transmissão ótica 81 através de um isolador ótico 64 e um filtro de laser 66 para a fibra ótica ativa inventiva 8. O filtro de laser 66 bloqueia os sinais de pulso que são gerados por uma fonte de laser 62 e que são injetados na fibra ótica ativa inventiva 8 através de um elemento de acoplamento 63. Por- tanto, o sinal do usuário fraco fica amplificado na fibra ótica ativa inventiva 8 e é enviado para a extremidade de saída da linha de transmissão ótica 81. Na figura 13, é mostrado que não somente um único sinal, mas também uma pluralidade de sinais guiados em múltiplos núcleos poderia ser amplificada.

A figura 14 mostra dois amplificadores óticos 601 que regeneram um sinal ótico que é guiado em uma fibra ótica inventiva, sem perturbar a trajetória do sinal por meio da emenda. A figura 14 mostra a primeira opção de uso de uma fibra de pulso 811 χ que foi cortada para abrir para injetar um sinal de pulso.

A figura 14a mostra uma segunda opção na qual um tubo de lu- va 85 está recebendo a fibra ótica 8 da qual a cobertura foi removida. Sinais de pulso são então injetados através do tubo de luva 85 na fibra ótica 8 para estimular os íons de RE.

As figuras 16a-16c simbolicamente mostram fibras óticas ativas 8, que são providas com elemento estrutural menos oco 822 ou com um e- Iemento estrutural maciço 822' na região de revestimento 82, cujo elemento estrutural 822, 822' é projetado para suportar a transferência dos sinais de pulso com alta eficiência através do revestimento 82 para o núcleo 81 da fibra ótica 8. Uma disposição que permite a transferência dos sinais de pulso através do revestimento 82 para o núcleo 81 de uma fibra ótica 8 é ilustrada na figura 14.

O elemento estrutural 822, 822' consiste em um furo ou material maciço que preferivelmente difere do material de revestimento restante em vista do índice refrativo e/ou um dopante de RE implantado.

As figuras 16a e 16b intimamente referem-se uma à outra. Cada uma das fibras óticas 8 compreende um núcleo 81 e um revestimento 82 provido com um plano liso.

No revestimento 82 da fibra ótica 8 mostrada na figura 16a, um segmento completo foi removido, por exemplo, recortado com um laser dei- xando o plano liso 821 exposto.

A fibra ótica 8 mostrada na figura 16b foi provida com um ele- mento estrutural oco ou maciço 822, 822' compreendendo um perfil retangu- lar. O lado do elemento estrutural 822, 822' que está virado para o núcleo 81 da fibra 8 corresponde funcionalmente com o plano liso 821 da fibra ótica 8 mostrada na figura 16a. Entretanto, prover um elemento estrutural oco ou maciço 822, 822' no revestimento 82 é mais fácil do que aplicar uma ferra- menta de laser, a fim de recortar uma fração desejada da fibra 8. Além do que, a remoção completa da região periférica opondo-se ao dito plano pode ser realizada com esforço reduzido, se um elemento estrutural oco corres- pondente 822 já foi provido. Desde que somente pequenos cortes seriam necessários além de inserir o elemento estrutural oco 822, o risco de danifi- car o núcleo 81 da fibra ótica 8 poderia ser mais facilmente evitado.

A fibra ótica 8 mostrada na figura 16c é provida com cinco ele- mentos estruturais ocos ou maciços 822, 822' a) que são aleatoriamente distribuídos na zona periférica da re-

gião de revestimento 82 e

b) que compreendem um diâmetro de aproximadamente 1/10 do diâmetro da fibra ótica 8.

Os resultados atingidos com cinco elementos estruturais 822, 822' com as dimensões descritas são muito bons. Entretanto, a transferência dos sinais de pulso através do revestimento 82 para o núcleo já pode ser aperfeiçoada significativamente com um único elemento estrutural oco ou maciço 822, 822' que é preferivelmente colocado perto do núcleo 81 da fibra ótica 8 e provido com um diâmetro mais largo, por exemplo, na faixa de 1/10-2/10 do diâmetro da fibra 8. Em geral, com um número menor, os ele- mentos estruturais 822, 822' são colocados mais perto do núcleo 81 e provi- dos com um diâmetro maior. Quando presentes em um número mais elevado, os elementos estruturais 822, 822' devem ser aleatoriamente distribuídos e providos com um diâmetro mais próximo de 1/10 do diâmetro da fibra 8.

Para a produção das fibras óticas 8 mostradas nas figuras 16a- 16c, pré-formas 10 são providas que podem ser vantajosamente produzidas como ilustrado nas figuras 17a-17e. As pré-formas são providas com ele- mentos estruturais correspondentes ocos ou maciços 122, 122' de acordo com os métodos descritos abaixo.

Com um método, os elementos estruturais maciços 122' são in- traduzidos no segundo tubo de sílica 111 antes do grão de sílica 510 ou uma mistura de Si02-A/A 58 ser derramada dentro do tubo de sílica 111. O ele- mento estrutural maciço 122' consiste em sílica pura ou sílica que foi dopada para atingir a atividade do laser e/ou um índice refrativo desejado. Subse- qüentemente, o tubo de sílica 111, o grão de sílica 510 ou a mistura de SiO2- A/A 58 e o elemento estrutural maciço 122' são fundidos em uma fornalha 23, como descrito acima.

Alternativamente, pelo menos uma haste removível 101, de pre- ferência consistindo em carbono, é introduzida no segundo tubo de sílica 111 antes do grão de sílica 510 ou uma mistura de Si02-A/A 58 ser derra- mada no tubo de sílica 111. Depois que a pré-forma foi processada na forna- lha 23, a haste 101 é removida deixando um elemento estrutural oco 122.

A figura 17a mostra a montagem de uma pré-forma 10 projetada para produzir fibras óticas 8 de acordo com as figuras 16a e 16b. Um ele- mento estrutural maciço 122' com dimensões desejadas, particularmente um plano orientado para a região do núcleo, é inserido junto com uma primeira pré-forma 1, 1' em um tubo de sílica secundário 111, que é então cheio com grão de sílica ou com ou sem partículas de A/A. Depois que a pré-forma foi processada em uma fornalha 23, o elemento estrutural maciço 122' perma- nece fundido dentro da pré-forma processada 10. Na eventualidade que um elemento estrutural oco fosse desejado, uma haste removível seria aplicada como descrito abaixo.

A figura 17b mostra a montagem de uma pré-forma 10 projetada para produzir fibras óticas 8 de acordo com a figura 16c que são providas com elementos estruturais ocos 822. Nesse exemplo, cinco hastes removí- veis 101 são inseridas juntas com uma primeira pré-forma 1, 1' em um tubo de sílica secundário 111 antes do grão 510 ou da mistura 58 ser inserida.

Depois que a pré-forma 10 foi processada em uma fornalha 23, as hastes 101 são removidas, como ilustrado na figura 17c, deixando o núcleo maciço 1, V e cinco elementos estruturais ocos 122 na pré-forma processada 10.

A figura 17d mostra a montagem de uma pré-forma 10 projetada para produzir uma fibra ótica 8 de acordo com a figura 16c que é, entretanto, provida com um elemento estrutural maciço 822' somente. Nesse exemplo, somente um elemento estrutural maciço 122' é inserido junto com uma pri- meira pré-forma 1, 1' em um tubo de sílica secundário 111 antes do grão 510 ou da mistura 58 ser inserida. Depois que a pré-forma 10 foi processada em uma fornalha 23, o elemento estrutural maciço 122' permanece fundido den- tro da pré-forma processada 10, como ilustrado na figura 17e.

As pré-formas descritas acima podem ser individualmente proje- tadas, combinadas ou intercaladas como requerido pelo requerente. Pré- formas primárias inventivas podem ser inseridas ou integradas em uma pré- forma secundária. Pré-formas secundárias podem ser integradas em uma pré-forma de ordem superior, isto é, uma pré-forma ternária que compreende pelo menos uma pré-forma secundária. As pré-formas primárias ou secundá- rias contidas em uma pré-forma ternária podem ser dedicadas, como um exemplo, a aplicações diferentes, tal como a transferência de sinais do usuá- rio em regiões de comprimentos de onda diferentes ou a transferência de sinais de pulso. As pré-formas de ordem inferior, por exemplo, primárias ou secundárias, podem ser inseridas na pré-forma de ordem superior, por e- xemplo, ternária, antes ou depois do processamento, isto é, o desempenho do processo de aquecimento. A estrutura completa de uma pré-forma de ordem superior, por exemplo, ternária, compreendendo numerosos tubos de sílica dopados ou não-dopados primários, secundários ou de ordem superi- or, entretanto, pode também ser estabelecida em uma etapa. Em uma etapa adicional, os tubos de sílica podem ser individualmente cheios com grãos ou misturas adequadamente dopados, de modo a obter índices refrativos dese- jados ou atividades de laser em zonas selecionadas da pré-forma de ordem superior.

Listagem de Referência

[1] Mool C. Gupta, Handbook of PHOTONICS, CRC Press, 1997 Boca Raton, capítulo 10.7, páginas 445-449

[2] John Beynon1 Introductory University Optics1 Prentice Hall

1996

[3] Michel J.F. Digonnet, Rare-Earth-Doped Fiber Lasers and Amplifiers, 2a Edição, Mareei Dekker Inc. 2001

[4] WO 2005/102946 A1

[5] WO 2005/102947 A1

[6] GB 2176472

[7] US 5.572.618

[8] WO 98/58884

Claims

1. Método para a fabricação de uma pré-forma (1) que pode ser usada para produzir uma fibra ótica ativa (8) que compreende pelo menos um núcleo correspondendo à dita pré-forma (1), compreendendo as etapas de: proporcionar, em um estágio de processo inicial, um tubo de síli- ca (11) e uma mistura de S1O2-A/A compreendendo partículas de SiO2 (51) e partículas de A/A (amplificação/atenuação) (52), segurar o tubo de sílica (11), que compreende um espaço interi- or (12) que é limitado na extremidade inferior do tubo de sílica (11) por um fechamento (13), derramar a mistura de Si02-A/A (51, 52, 58) no espaço interior (12) do tubo de sílica (11), preferivelmente prender um instrumento de união (3) na extremi- dade superior do tubo de sílica primário (11) e gerar uma pressão reduzida dentro do espaço interior (12) e aquecer pelo menos a porção inferior da pré-forma não- processada (1), a fim de fundir o tubo de sílica (11) e a mistura de Si02-A/A (51, 52, 58).

2. Método para a fabricação de uma pré-forma (1), de acordo com a reivindicação 1, compreendendo as etapas de fundir o tubo de sílica (11) e a mistura de SiO-A/A (51, 52, 58) sobre todo o comprimento ou so- mente parcialmente, enquanto simultaneamente estirando os elementos a- longados, tal como pré-formas primárias alongadas ou fibras.

3. Método para a fabricação de uma pré-forma, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, compreendendo as etapas no estágio do processo ini- cial de misturar um pó de partículas de SiO2 (51) e partículas de A/A 52 e preferivelmente partículas de um auxiliar de solubilidade (56), tal como óxido de alumínio AIxOx, cloreto de alumínio AIxCI, germânio Ge ou fósforo P.

4. Método para a fabricação de uma pré-forma (1), de acordo com a reivindicação 3, compreendendo as etapas de selecionar partículas de SiO2 (51) e partículas de A/A (52) e, de preferência, partículas do auxiliar de solubilidade (56) que têm pelo menos aproximadamente o mesmo tama- nho.

5. Método para a fabricação de uma pré-forma (1), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, compreendendo as etapas de aplicar partículas de A/A (52) que compreendem a) pelo menos uma das partículas de RE seguintes selecionadas do grupo de neodímio, európio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, óxidos de RE (RE-O3) ou cloretos de RE RE-CI3, a fim de obter atividade de laser em uma ou mais regiões do comprimento de onda ou b) pelo menos um dos seguintes metais, Fe, Ni, Co, Cr, Cu, Mn, Ti e V, a fim de obter uma atenuação desejada.

6. Método para a fabricação de uma pré-forma dopada de A/A (1), de acordo com a reivindicação 5, uma pré-forma maciça ou oca tal como um tubo de vidro dopado de A/A (11 d), compreendendo as etapas no estágio de processo inicial de a) prover partículas de S1O2 (51) na forma de uma fuligem, de preferência com um diâmetro de grão na faixa entre 10 nm e 1 μητι, b) prover partículas de A/A (52), de preferência com um diâmetro de partícula na faixa entre 10 nm e 1 μηη, tal como compostos de cloreto (RE-CI3), c) de preferência prover o auxiliar de solubilidade, tal como com- postos de cloreto, d) prover um líquido (55), tais como água, metanol, etanol ou álcool, e) misturar a fuligem de S1O2 (51), as partículas de A/A (52), de preferência, as partículas de Al (56) e o líquido (55) de forma a obter uma pasta fluida (58i), f) secar a pasta fluida (58i), de preferência, em uma temperatura na faixa de 80°C - 120°C e g) aplicar um impacto mecânico na pasta fluida seca (582), a fim de obter uma mistura de Si02-A/A pulverizada (58), que é a seguir derrama- da no espaço interior (12) do tubo de sílica (11) ou usada para fabricar uma pré-forma oca tal como o tubo de sílica (11).

7. Método para a fabricação de uma pré-forma (1), de acordo com a reivindicação 6, compreendendo as etapas de adicionar a fuligem de SiO2 (51) ao líquido (55) e a seguir adicionar as partículas de A/A (52), a fim de obter uma pasta fluida ou adicionar as partículas de A/A (52) no líquido (55) e a seguir misturar o líquido (55) com a fuligem de SiO2 (51), a fim de obter a pasta fluida.

8. Método para a fabricação de uma pré-forma (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, compreendendo as etapas de proporcionar uma mistura de Si02-A/A (58) contendo aproximadamente80% -98% peso atômico, de preferência 84%, de partículas de SiO2 (51),0,5% - 2,5% peso atômico, de preferência 2%, de partículas de A/A (52)e 1,5% - 7,5% peso atômico, de partículas de auxiliar de solubili- dade, de preferência até sete vezes mais partículas de auxiliar de so- Iubilidade do que as partículas de A/A.

9. Método para a fabricação de uma pré-forma (1), de acordo com a reivindicação 6, 7 ou 8, compreendendo as etapas de prover por litro do líquido (55)50- 150 gramas, de preferência 100 gramas de fuligem de SiO2,0,025 - 0,1, de preferência 0,05 mois de cloreto de A/A e0,075 - 0,5, de preferência 0,2 mois de cloreto de Al.

10. Método para a fabricação de uma pré-forma (1), de acordo com a reivindicação 6, 7, 8 ou 9, compreendendo as etapas de a) aplicar, na extremidade inferior do tubo de sílica (11), um fe- chamento (13) que consiste em material poroso tal como vidro poroso, b) derramar a mistura de Si02-A/A (58) no espaço interior (12) do tubo de sílica (11), c) introduzir um fluxo de gás, tais como oxigênio O2, hélio He, cloreto Cl2 ou flúor F através do primeiro fechamento (13) e através da mis- tura de Si02-A/A (58) contida no tubo de sílica (11) e aquecer o tubo de síli- ca (11), a fim de purificar e calcinar a mistura de Si02-A/A (58) com uma temperatura abaixo do nível de vitrificação e d) aquecer com uma temperatura acima do nível de vitrificação pelo menos a porção inferior da pré-forma não-processada (1), a fim de fun- dir o tubo de sílica (11) e a mistura de Si02-A/A (58).

11. Método para a fabricação de uma pré-forma (1'), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, compreendendo as etapas de esmerilhar a superfície da pré-forma (1), a fim de remover pelo menos parci- almente o material do tubo de sílica (11), assim deixando uma pré-forma (1') que consiste da mistura de SiO-A/A (58) vitrificada.

12. Método para fabricar uma pré-forma secundária (10) com pelo menos uma primeira pré-forma (1, 1') fabricada de acordo com um mé- todo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, compreenden- do as etapas de inserir a pelo menos uma primeira pré-forma (1, 1') tendo uma superfície externa em um tubo de sílica secundário (111) tendo uma superfí- cie interna, em que que a superfície externa e a superfície interna definem um segundo espaço interior (112) limitado na extremidade inferior do tubo de sílica secundário (111) por um segundo fechamento (113), segurar a primeira pré-forma (1, 1') em uma relação coaxial de maneira substancialmente longitudinal com o tubo de sílica secundário (111), derramar grão de sílica secundário (510) ou dita mistura de SiO2- A/A (58), de preferência compreendendo dopantes tais como GeO2, P2O5, AI2O3, B2O3 selecionados, a fim de obter um índice refrativo desejado no se- gundo espaço interior (112), limitar o segundo espaço interior (112) na extremidade superior do tubo de sílica secundário (111) com um segundo instrumento de união (30), 30 gerar uma pressão reduzida dentro do segundo espaço interior (112) e aquecer com uma temperatura acima do nível de vitrificação pe- Io menos a porção inferior da pré-forma secundária não-processada (10), a fim de fundir o tubo de sílica (11) e o grão de sílica secundário (510) ou a mistura de Si02-A/A (58).

13. Método para a fabricação de uma pré-forma secundária (1, 10, 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, compre- endendo as etapas de usar pelo menos um tubo de sílica (11, 111) que foi dopado com partículas de A/A (52) para a fabricação da primeira e/ou da segunda pré-forma (1, 100), e/ou compreendendo as etapas de usar dopan- tes de A/A diferentes para as primeiras pré-formas individuais (1) e/ou os tubos de luva de sílica (11 d).

14. Método para a fabricação de uma pré-forma secundária (10) de acordo com qualqer uma das reivindicações 1 a 13, compreendendo as etapas de prover pelo menos um elemento estrutural (121, 122, 122') na re- gião de revestimento (120) da pré-forma (10) que é projetado para suportar a transferência de sinais de pulso para o núcleo (81) da fibra ótica (8) estirada da pré-forma (10), cujo elemento estrutural (121, 122, 122') consiste em um furo ou material que preferivelmente difere do material de revestimento res- tante em vista do índice refrativo e/ou dopante de RE implantado.

15. Método para a fabricação de uma pré-forma secundária (10) de acordo com a reivindicação 14, compreendendo as etapas de a) prover pelo menos um elemento estrutural maciço ou oco (121) com um plano liso ou curvado orientado para a região de núcleo (1, 1') da pré-forma (10), ou b) prover um elemento estrutural maciço ou oco (122, 122') pre- ferivelmente com um diâmetro de pelo menos 1/10 do diâmetro da pré-forma (10) preferivelmente espaçado 1/10 do diâmetro da pré-forma (10) separado da região de núcleo (1, 1') da pré-forma (10) ou c) prover dois ou mais elementos estruturais maciços ou ocos (122, 122') preferivelmente com um diâmetro de pelo menos 1/10 do diâme- tro da pré-forma (10) aleatoriamente distribuídos de preferência na zona pe- riférica da região de revestimento da pré-forma (10).

16. Método para a fabricação de uma pré-forma secundária (10) de acordo com a reivindicação 12, 13, 14 ou 15, compreendendo as etapas de inserir tubos de sílica auxiliares (11x) ou hastes removíveis auxiliares (101, 101 r) sendo dispostos em uma estrutura periódica pelo menos subs- tancialmente de modo bidimensional ou aleatoriamente distribuídos, no tubo de sílica secundário (111) antes da mistura de SiCVA/A (58) ou do grão de sílica secundário (510) ser derramado no segundo espaço interior (112).

17. Pré-forma primária, secundária ou de ordem superior (1, 10,100) fabricada de acordo com um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.

18. Fibra ótica ativa (8), fibra ótica convencional sendo estirada de uma pré-forma (1, 10, 100) fabricada de acordo com um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17.

19. Fibra ótica ativa (8) de acordo com reivindicação 18, na qual pelo menos um elemento de fibra (811x) relacionado com um elemento auxi- liar, tal como um tubo de sílica auxiliar (11x) ou uma haste de sílica auxiliar (15), da pré-forma secundária (10, 100) é projetado para receber e guiar um sinal de pulso.

20. Fibra ótica ativa (8) de acordo com a reivindicação 18 ou 19, na qual pelo menos um elemento de fibra (811x) relacionado com um ele- mento de tubo (11x, 11 d) da pré-forma secundária (10, 100), de preferência com um tubo auxiliar, é cheio com um gás.

21. Amplificador ótico (600, 601) com um ganho positivo ou ne- gativo compreendendo pelo menos uma seção de uma fibra ótica (8) de a- cordo com a reivindicação 18, 19 ou 20.

22. Amplificador ótico (600, 601), de acordo com a reivindicação21, no qual uma unidade de fonte provê um sinal de pulso através de uma fibra preferivelmente originando-se de um tubo auxiliar (11x) ou um pedaço de sílica (15) da pré-forma secundária (10, 100) ou diretamente na região periférica do revestimento (82) da fibra ótica ativa (8), que preferivelmente compreende pelo menos um furo longitudinal de lado liso (821), ou uma plu- ralidade, de preferência cinco furos longitudinais aleatoriamente distribuídos (822).