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MEDICAL 8 - Luglio/Agosto 2015

IX

FIBRE OTTICHE

momento che trasmettono bene la luce nel campo del

visibile e a lunghezze IR fino a 2,1 μm. Tuttavia, questo

tipo di fibra non si adatta bene a tutti i tipi di laser.

Il laser a C02 (10,6 μm) ed Er:YAG (2,9 μm) si stan-

no affermando in campo medicale, ma le fibre ottiche

con anima in silicio di tipo tradizionale non funziona-

no molto bene a causa dell’elevata atte-

nuazione. In sostituzione, è possibile uti-

lizzare le guide d’onda cave a base silicio

ottimizzate per tali lunghezze d’onda. Per

i laser a eccimeri, che emettono luce UV

a 308 nm, le fibre ottiche richiedono una

lavorazione o trattamento speciale per ga-

rantire una trasmissione buona e stabile.

Per i diversi tipi di laser e le specifiche ap-

plicazioni è pertanto importante scegliere

la fibra giusta.

Fibra ottica

Le fibre ottiche

multimodali a sal-

to d’indice con

anima in silicio

puro hanno di-

versi vantaggi sul-

le semplici fibre

per telecomuni-

cazioni.

Innanzitutto, la

fibra è in grado

di gestire potenze

elevate. Il grande

diametro dell’a-

nima, spesso >0,1

mm,

consente

alla fibra di trasmettere una quantità maggiore di luce.

L’elevata apertura numerica (NA) dà alla fibra un più

ampio angolo di acquisizione di luce consentendo in tal

modo ad una maggiore quantità di luce di essere convo-

gliata nella fibra. L’elevato rapporto anima-rivestimento

consente alla fibra di trasmettere la massima potenza lu-

minosa a parità di diametro dell’anima, conservando la

stessa flessibilità. Inoltre, la fibra è in grado di trasmet-

tere una maggiore potenza laser poiché il materiale a

base di silicio puro ha una temperatura di fusione e una

soglia di danneggiamento più elevate rispetto al silicio

drogato.

Un secondo vantaggio è rappresentato dal costo, grazie

alla quantità minima di materiali droganti utilizzati in

una fibra con anima di silicio puro. Inoltre, la fibra pos-

siede una resistenza meccanica e una flessibilità maggio-

ri. Le fibre vengono collaudate in linea fino a 150 kpsi e

possiedono un ridotto raggio di curvatura possiedo un

ridotto raggio di curvatura. Tra gli altri vantaggi vi sono

la facilità di terminazione e la possibilità di sterilizzare

le fibre utilizzando metodi standard tra cui autoclave ed

ETO.

La fibra di silicio con guai-

na in poliimmide indurito

e rivestimento o buffer in

silicone è comune nelle

applicazioni medicali. Il

poliimmide funziona a

temperature fino a 400°C.

Dal momento che questo

rivestimento è tenace e

sottile, la fibra rivestita in

poliimmide rappresenta

un’ottima scelta per i fasci

e spesso non richiede, nel-

la pratica, buffer o guaine

supplementari.

Come materiale per la

guaina, è possibile utiliz-

zare un polimero ottico

con un indice di rifra-

zione inferiore a quello

del silicio, questo au-

menta la resistenza mec-

canica della fibra, oltre

a facilitare un rapido se-

zionamento e una facile

terminazione in opera.

Il silicone ha una tempe-

ratura nominale elevata,

fino a 200 °C. Materiale

a base di gomma, il silicone rappresenta una soluzione

eccellente per le applicazioni che richiedono perdite

minime in micro-pieghe. I rivestimenti secondari

vengono normalmente estrusi sulla fibra per aumentare

la protezione meccanica dell›assieme. Materiali di uso

comune sono Tefzel, nylon e Teflon. Come fluoropoli-

meri, Tefzel e Teflon sono chimicamente inerti, mentre

il nylon viene spesso impiegato nei casi in cui la guaina

debba essere incollata al connettore.

Le fibre con guaina in polimero indurito [Hard Polymer

Clad Fibre (HPCF)] è molto utilizzata nelle applicazioni

medicali. Dal punto di vista della configurazione della

fibra, vi sono HPCF a singola guaina e HPCF a doppia

guaina. Alcuni esempi di HPCF a singola e a doppia

guaina sono riportati nelle figure 1 e 2, mentre gli esem-

pi di configurazione sono riportati nelle tabelle 1 e 2.

Fig. 1 – Struttura

delle fibre HPCF a

guaina singola

Fig. 2 – Struttura

delle fibre HPCF a

doppia guaina