Novel techniques and devices for optical communications and sensing technologies - Oliveira, Ricardo Jorge Figueiredo (2018)
Hoje em dia, a tecnologia de fibra óptica está a ser amplamente usada nas áreas de telecomunicações e sensores. Historicamente, as qualidades das fibras ópticas poliméricas (POFs) têm sido menosprezadas devido à popularidade das fibras óticas de vidro. Tal facto advém maioritariamente da sua elevada atenuação. No entanto, os materiais que compõem as POFs têm vindo a melhorar significativamente nestes últimos anos. Nesse sentido, a emergência de novas técnicas e dispositivos têm vindo a ser demonstradas/os. Considerando o campo das telecomunicações, as POFs estão a crescer rapidamente em aplicações de redes de acesso. Além disso, o advento da operação monomodo e das redes de Bragg em POF estão a ser amplamente explorados em aplicações de sensores e portanto, este tipo de tecnologia tenderá a ser uma realidade num futuro próximo. Devido à necessidade de criar uma conexão de baixa perda entre fibra óptica de vidro e polimérica, será demonstrada uma nova técnica capaz de produzir terminais de POF de alta qualidade, num processo rápido, fácil e semiautomático. A conectorização destes tipos de fibras será também analisada nesta dissertação. No seguimento desta tese serão desenvolvidos dois sistemas de gravação de redes de Bragg em POF. Num dos sistemas será usado o tradicional laser de HeCd com operação nos 325 nm, sendo que noutro será usado o laser de KrF com operação nos 248 nm. Os resultados mostrarão a capacidade de gravar redes de Bragg em POF em apenas alguns segundos, contrariamente às várias dezenas de minutos necessários com o laser de 325 nm. Com base no sucesso dos resultados, o sistema de gravação que opera nos 248 nm será usado para fabricar redes de Bragg noutros tipos de fibras, incluindo as de índice em degrau, micro-estruturadas e sem bainha. A gravação de redes de Bragg de excelente qualidade em POFs de elevada birrefringência também será apresentada. A separação entre picos de ressonância irá ser usada para estimar a birrefringência de fase, que será então comparada com a obtida por simulações numéricas e com recurso ao método de varredura de comprimento de onda. As redes de Bragg produzidas pelos métodos anteriores serão então caracterizadas à deformação, temperatura, pressão, humidade e índice de refracção. Os resultados serão comparados com a literatura e com aqueles encontrados teoricamente. Um dispositivo de interferência multimodal feito pela conexão de duas fibras ópticas monomodo de vidro a uma fibra óptica multimodo de polímero, será usado para demonstrar a medição de deformação e temperatura. As capacidades de absorção de água, oferecidas pelo material à base de polimetilmetacrilato serão usadas para medir humidade. No final desta dissertação, um sensor híbrido composto por um dispositivo de interferência multimodal, baseado em POF e contendo uma rede de Bragg, demonstrará a capacidade de medir deformação, temperatura e índice de refracção. A propriedades de baixa absorção de água por parte do material que compõe a fibra polimérica será usada para demonstrar insensibilidade à humidade por parte do sensor.