[en] MICRO-STRUCTURED OPTICAL FIBERS SENSORS

[pt] SENSORES A FIBRAS ÓPTICAS MICROESTRUTURADAS

[pt] FERNANDO CRISTIANO FAVERO

[pt] FIBRA OPTICA

[pt] PCF

[pt] FIBRA DE CRISTAL FOTONICO

[pt] INTERFEROMETRO DE HONG-OU-MANDEL

[pt] FABRY-PEROT

[pt] SENSOR

[en] OPTIC FIBER

[en] PCF

[en] PHOTONIC CRYSTAL FIBER

[en] HONG-OU-MANDEL INTERFEROMETER

[en] FABRY-PEROT

[en] SENSOR

[pt] No presente trabalho, demonstramos o uso de fibras de cristais fotônicos (PCF) em diferentes configurações para sensoriamento. Investigamos o uso de fibras PCF com alta birrefringência para sensoriamento de pressão hidrostática e deformação, explorando a baixa dependência térmica. Onde a interferência entre os modos que se propagam em uma fibra birrefringente é analisada. Monitoramos o deslocamento do padrão de interferência do espectro de reflexão, com a variação da pressão ou deformação aplicada à fibra. Demonstramos uma técnica de criar cavidades Fabry-Perot dentro de uma fibra óptica, bem como uma técnica para controlar seu comprimento, e consequentemente, o período das franjas no padrão de interferência no espectro de reflexão. O interferômetro Fabry-Perot (FPI) investigado, possuí um altíssimo contraste nas franjas do padrão de interferência, acima dos 30 dB, sendo no momento, o recorde para o valor do contraste das franjas para FPI silica-ar. O dispositivo foi investigado quanto à resposta a deformação. Um robusto encapsulamento foi feito, possibilitando investigar a resposta do dispositivo à vibração externa. Um estudo da relação da sensibilidade com o comprimento do FPI é também investigado. Construímos um outro interferômetro a partir de um pedaço de fibra PCF e de duas regiões de colapso de suas micro-estruturas. Estas regiões permitem a excitação e recombinação dos modos da fibra. Um dos modos que participa da interferência, é o modo de casca da fibra PCF, o qual é sensível a mudança de índice de refração do meio. O dispositivo apresenta contraste acima dos 40 dB, e é investigado quanto à resposta as mudanças de índices de refração do meio externo em contato com a fibra. Com a mesma montagem, funcionalizamos um pedaço de 2,0 cm de PCF para monitoramento de respiração humana. A partir disso, desenvolvemos um dispositivo capaz de monitorar a respiração do ser humano.

[en] In this work, we have demonstrated the use of Photonic Crystal Fiber (PCF), in different configurations, for sensing applications. The high birefringence and low temperature dependence characteristics of the PCF were explored for sensing hydrostatic pressure and deformation in a reflection configuration. Sensing was based on the analysis of the interference patterns between the modes that propagate in the birefringent fiber under the variation of pressure and deformation applied to the fiber. We have also demonstrated a technique to manufacture a Fabry-Perot Interferometer (FPI) cavity within an optical fiber with control of the cavity length and thus the control of the period of the fringes in the interference pattern. The Fabry-Perot Interferometer investigated presented a very high fringe contrast, above 30 dB, and showed a record value of the contrast of the fringes for FPI silica-air. The FPI device integrated within the fiber was tested as a strain sensor and also as a device to monitor vibration. A study of the relative sensitivity of the length of the FPI was also investigated. Another interferometer was built from a piece of standard fiber and a PCF with two regions of collapsed microstructures. These regions allowed the excitation and recombination of the fiber modes. This device was tested as a refractive index sensor, presenting a fringe contrast above 40 dB. An application of this device was the development of a humid sensor to monitor human breathing.

ISABEL CRISTINA DOS SANTOS CARVALHO

ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA

ISABEL CRISTINA DOS SANTOS CARVALHO

MARCELO MARTINS WERNECK

CHRISTIANO JOSE SANTIAGO DE MATOS

CRISTIANO MONTEIRO DE BARROS CORDEIRO

2021-11-09

2012-03-23

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=55761@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=55761@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.55761