QUEIROZ, A. S. B. Estudo do desempenho de componentes baseados em fibras ópticas especiais: fibras de cristal fotônico e de metamateriais e suas aplicações em comunicações. 177 f. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-01-12T18:36:48Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_asbqueiroz.pdf: 10964326 bytes, checksum: a2f971ecb60afe28a749c0d2ffd5fbc2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-01-13T16:57:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_asbqueiroz.pdf: 10964326 bytes, checksum: a2f971ecb60afe28a749c0d2ffd5fbc2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-13T16:57:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_asbqueiroz.pdf: 10964326 bytes, checksum: a2f971ecb60afe28a749c0d2ffd5fbc2 (MD5) Previous issue date: 2015-11-26 / In this paper we present a numerical study of the Sagnac interferometer based on photonic crystals and optical coupler metamaterial. In the simulation of the interferometer effects of light propagation were analyzed, considering the dispersion of the group velocity (GVD) and third order (TOD), intrapulse Raman scattering, self-slope (self-steepening) and self-modulation phase in the generalized non-linear Schrödinger equation. The first time the study was conducted for four power division ratio of factors incident in one of the device ports and three dimensions for the device ring length. To characterize the system performance, were analyzed the transmission curves, extinction ratio, crosstalk and compression factor of the transmitted pulse. In the second moment, the performance of the non-linear switching was observed for obtaining gate under Pulse Amplitude Modulation (PAM). Exciting the two device input ports with logical levels "0" and "1", observing their behavior in one of the device outputs. Initially, the modulation is varied adjustment parameter (| ε |), obtaining only the logical OR gate. And in a second application, the fixed modulation parameter remained and was varied the phase of the input ports 0 to 2π rad, lying type logic gate OR, AND and XOR. The characteristics of a metamaterial guide that has the real part of electrical permittivity and magnetic permeability negatives were also studied. This metamaterial guide is coupled to a conventional guide, observing the transmission characteristics and critical power of this type of coupler and compared with a conventional coupler. For this analysis we used a decreasing automodulation profile linearly with five minimum, observing a hysteresis behavior. / Neste trabalho foi realizado um estudo numérico do interferômetro de Sagnac baseado em cristais fotônicos e de acoplador óptico de metamaterial. Na simulação do interferômetro foram analisados os efeitos da propagação da luz, considerando-se a dispersão de velocidade de grupo (GVD) e de terceira ordem (TOD), espalhamento Raman intrapulso, auto-inclinação (Self-steepening) e auto-modulação de fase na equação não linear de Schrödinger generalizada. No primeiro momento foi realizado o estudo para quatro fatores de razão de divisão da potência incidente em uma das portas do dispositivo e três dimensões para o comprimento do anel do dispositivo. Para caracterizar o desempenho do sistema, foram analisadas as curvas de transmissão, taxa de extinção, crosstalk e fator de compressão do pulso transmitido. No segundo momento, foi verificada a performance do chaveamento não-linear para obtenção de porta lógica sob Modulação por Amplitude de Pulsos (PAM). Excitando-se as duas portas de entrada do dispositivo com níveis lógicos "0" e "1", observando o seu comportamento em uma das saídas do dispositivo. Inicialmente, variou-se o parâmetro de ajuste da modulação (|ε|), obtendo-se apenas a porta lógica OR. E, em uma segunda aplicação, manteve-se o parâmetro da modulação fixa e variou-se a fase de uma das portas de entrada, de 0 a 2π rad, encontrando-se portas lógicas do tipo OR, AND e XOR. Também foram estudadas as características de um guia metamaterial que possui a parte real da permissividade elétrica e da permeabilidade magnética negativas. Esse guia metamaterial é acoplado com um guia convencional, observando-se as características de transmissão e potência crítica desse tipo de acoplador e, comparando-se com um acoplador convencional. Para essa análise foi utilizado um perfil de automodulação decrescente linearmente com cinco valores mínimo, observando-se um comportamento de histerese.

BASTOS, A. M. Estudo de acopladores de fibra óptica tradicional e de cristal fotônico e aplicações: geração de portas lógicas e sensor de corrente elétrica. 2015. 135 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-10-19T14:05:25Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_ambastos.pdf: 6661580 bytes, checksum: 13c053ed967320aff553a7deee08be42 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-10-27T11:57:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_ambastos.pdf: 6661580 bytes, checksum: 13c053ed967320aff553a7deee08be42 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-27T11:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_ambastos.pdf: 6661580 bytes, checksum: 13c053ed967320aff553a7deee08be42 (MD5) Previous issue date: 2015-07-24 / In this work, a numerical analysis to obtain gates in coupler symmetrical nonlinear (NLDC) in photonic crystal fibers (PCF), which in cross section is formed with periodic array of air holes, operating in light pulse ultrashort as solitons, lasting 100fs (fentosegundos). The pulses in pulse amplitude modulation formats were investigated (WFP), with amplitude shift keying (ASK), in order to obtain logic gates in the triple NLDC PCF-planar symmetrical. In this paper we use double couplers fiber optic in setting up a Mach-Zenhder Interferometer to build a current sensor, its functionality is applied to investigate the quality alternating current, whether in the generation, transmission or distribution of electricity. Since the interferometer of Mach-Zenhder uses a mechanical agent, agent will use the same for constructing the current sensor constituted of a piezoelectric. In making the comparison of the two sensors, we can allocate its usability in different consumers / Apresentamos neste trabalho, uma analise numérica para obtenção de portas lógicas em acoplador não-linear simétrico (NLDC) em fibras de cristal fotônico (PCF), que em sua secção transversal é formada com matriz periódica de buracos de ar, operando em pulso de luz ultracurtos na forma de sólitons, com duração de 100fs (fentosegundos). Foram investigados formatos dos pulsos em modulação por amplitude de pulso (PAM), com chaveamento de mudança de amplitude (ASK), com objetivo de obter portas lógicas no NLDC-PCF triplo planar simétrico. Neste trabalho usamos acopladores duplos de fibra óptica na constituição de um Interferômetro Mach-Zenhder para construir um sensor de corrente, sua funcionalidade é aplicada para investigar a qualidade da corrente alternada, quer seja na geração, transmissão ou distribuição de energia elétrica. Como o interferômetro de Mach-Zenhder usa um agente mecânico, usaremos o mesmo agente para construir o sensor de corrente constituído de um Piezelétrico. Ao fazer o comparativo dos dois sensores, podemos destinar sua usabilidade em diferenciados consumidores

We perform in this work, through the techniques of transfer matrix, an analytical study of the photonic band structure and the density of states of a one dimensional photonic crystal consisting of a super-lattice composed by two alternating layers of air and GaAs of thicknesses a and the b, respectively. We find photonic band gaps, as expected, and also null gap points. We study the reflectivity and the transmissivity of the electromagnetic field through the structure. We further analyze the symmetry properties of the solutions for the electromagnetic field and find that, in general, these solutions have a well defined parity except at the null gap points where there are degeneracies. At these points we show that the phase difference between the various waves, reflected at all interfaces, interfere destructively so that, in contrast with the Bragg mirrors, the incident wave is efficiently transmitted through the structure. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Investigamos neste trabalho, através das técnicas de matriz de transferência, a estrutura de banda fotônica e as densidades de estados de um cristal fotônico unidimensional (1D) consistindo de uma super-rede composta de duas camadas alternadas de ar e GaAs, de espessuras a e b, respectivamente. Encontramos band gaps fotônicos, como esperado, e ainda pontos de gap nulo. Estudamos a reflectividade e a transmissividade do campo eletromagnético. Analisamos ainda as propriedades de simetria das soluções de campo eletromagnético e constatamos que em geral estas soluções tem paridade bem definida, exceto nos pontos de gap nulo, onde há degenerescência. Nesses pontos, mostra-se que as diferenças de fase entre as ondas que são refletidas em todas as interfaces produzem interferência destrutiva de tal maneira que a reflectividade é nula e a transmissividade é a unidade, em contraste com os conhecidos espelhos de Bragg.

Orientador: Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:48:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chesini_Giancarlo_M.pdf: 4393028 bytes, checksum: cd402e08666717100399e5c4d9465306 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho de mestrado apresentamos o estudo e desenvolvimento de dispositivos óticos totalmente à fibra. Para isso, exploramos as novas possibilidades trazidas pelo advento das fibras de cristal fotônico (PCF's, do inglês Photonic Crystal Fibers). As PCF's são uma classe especial de fibras óticas que apresentam uma estrutura regular de buracos de ar na sua seção transversal, semelhante a um cristal fotônico. As fibras de cristal fotônico, além de apresentarem as vantagens inerentes às fibras óticas tradicionais, possuem novos graus de liberdade intrínsecos. Entre eles, o mais importante é a possibilidade de alterar fortemente as características da fibra através, apenas, do arranjo de buracos. Aqui, desenvolvemos uma fibra de cristal fotônico com dois buracos externos à microestrutura para integração de eletrodos. Posteriormente, um desses eletrodos foi exposto, polindo-se a lateral da fibra, e contato elétrico foi realizado. O elemento de controle do dispositivo ótico é a corrente elétrica que, aplicada ao eletrodo, o esquenta e o faz expandir via efeito Joule. O aumento de temperatura e a compressão causada pela expansão do eletrodo alteram o índice de refração e, portanto, a birrefringência da fibra. Foram realizadas, ainda, simulações utilizando o software comercial Comsol Multiphysics com o objetivo de entender a influência da temperatura e da compressão mecânica no modo ótico guiado pela fibra, bem como encontrar maneiras de otimizar o dispositivo em questã / Abstract: In this work we present a study and the development of all-fiber optical devices. For this purpose we exploited the new possibilities brought by the development of Photonic Crystal Fibers. PCF's are special kind of optical fibers with a regular pattern of air holes in their transverse section, resembling a photonic crystal. Photonic Crystal Fibers not only have the inherent advantages of traditional optical fibers but they have new intrinsic degrees of freedom. Among them, we can quote the possibility of strongly altering the fiber characteristics through the design of the air holes pattern. Here, we developed a photonic crystal fiber with two extra holes for electrode integration. One of these electrodes was exposed by side polishing the fiber and electrical contact to an external circuit was made. The contrai element of the optical device is the electrical current which, when applied to the electrode, heats it up and make it expand by Joule effect. The temperature increase and the compression caused by the electrode expansion alter the refractive index and, consequently, the fiber birefringence. We algo numerically studied the problem through Com sol software. The objective here was to understand the influence of temperature and stress on the light guided mode. In conclusion, we demonstrated in this work the creation of an all-fiber device based on the integration of electrodes to photonic crystal fibers where the element of contrai is the electrical current applied to the electrodes. We algo studied how to improve the parameters concerning the device operation / Mestrado / Física Geral / Mestre em Física

Orientadores: Luiz Carlos Barbosa, Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T19:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_ElianeMourados_M.pdf: 4020531 bytes, checksum: 57766702771129e7f4bfe1d0c7852f67 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta estudos de como inserir fluidos (líquidos e gases) em fibras ópticas microestruturadas, especialmente fibras de cristal fotônico, também conhecidas como PCF¿s (do inglês Photonic Crystal Fibers). Estas fibras possuem buracos de ar que percorrem todo seu comprimento. Elas podem ser divididas em dois grandes grupos: as de núcleo sólido que guiam luz por reflexão interna total e as de núcleo oco que guiam luz por um mecanismo conhecido como photonic bandgap. Ambos os tipos de fibras permitem várias aplicações em áreas como óptica e fotônica e nos dedicamos aqui à área de sensoriamento a fibra. Nesta área, usamos os microburacos para inserir fluido e dessa maneira manipular as propriedades de guiamento (em fibras de núcleo líquido), deixar a fibra mais sensível a algum parâmetro externo ou para sensoriar o fluido em questão. Nos três casos, precisamos estudar os processos de preenchimentos de fibras microestruturadas. Para este fim, estudamos e desenvolvemos maneiras de inserir fluidos em fibras de núcleos sólidos ou ocos. Usando preenchimento seletivo, produzimos fibras com núcleo líquido, criando uma região de alta interação entre luz e material. Neste trabalho, estudamos diferentes técnicas de preenchimento. A primeira, para fibras de núcleo líquido, é um preenchimento seletivo que pode ser feito usando uma máquina de emendas (splicer) ou um polímero para bloquear os microburacos. O outro consiste em manter as pontas das fibras livres (para medidas ópticas) enquanto o preenchimento é feito. Por fim, usamos o conhecimento desses processos em aplicações como sensoriamento de fluidos ou parâmetros externos e manipulação de propriedades de guiamento da luz / Abstract: This work presents studies of how to insert fluids (liquid and gas) into microstructured optical fibers, especially photonic crystal fibers, also known as PCF¿s. These optical fibers possess air holes that run along its entire length. They can be divided into two major groups: solid core fibers that guide light by total internal reflection and hollow core fibers that guide light by photonic bandgap. Both types of fibers allow several applications in areas such as optics and photonics and we dedicated this work to the fiber-sensing field. In this area we use the micro holes to insert fluids and in this way to manipulate the guidance properties in liquid core fibers, to leave the fiber more sensitive to some external parameter or to sensing the fluid. In these three cases we need to study the filling procedures in microstructured fibers. For this purpose, we studied and developed ways of inserting fluids in hollow and solid core fibers. We produced liquid core fibers, creating a high light-material overlap, using a selective filling technique. In this work we studied different filling techniques. The first one, for liquid core fibers, is a selective filling, which can be done by using a splicer machine or a polymer to block the fiber micro holes. The last one consists of keeping the fiber tips free (for optical measurements) while the filling is done. And finally we used the filling process knowledge in applications like sensing of fluids or external parameters and manipulation of guidance properties / Mestrado / Física Geral / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre Bozolan dos Santos.pdf: 2799601 bytes, checksum: 413a15ac3509d4fa1aa645d287b876c6 (MD5) Previous issue date: 2008-01-22 / Photonic crystal fibers (PCFs) are optical fibers whose core is surrounded by a regular matrix of holes that is responsible for light confinement and guidance. This new architecture opens new perspectives in the development of nonlinear applications, many of which are based upon the high efficiency with which nonlinearity-driven spectral broadening known supercontinuum generation is obtained in solid-core PCFs. Another asset of PCFs is that their structure can be filled with liquids or gases, which then efficiently interact with the guided light. The possibility of obtaining supercontinuum generation in a PCF whose core is filled with highly nonlinear liquids has been recently theoretically studied. The insertion of liquids in PCFs introduces a new degree of freedom with which the efficiency of nonlinear effects can be maximized. This dissertation describes experimental work, in which the generation of a supercontinuum spectrum is demonstrated in a PCF whose hollow core was selectively filled with distilled water. A maximum broadening of 503nm, measured at -20dB, was obtained with femtosecond pulse pumping at λ=976nm. The comparison with spectra obtained with a 800nm pump and with bulk samples demonstrate that both a low dispersion at the pump wavelength and pump guidance are crucial for the broad output spectrum obtained. Numerical simulations and analyses were also undertaken to complement the study. / Fibras de cristal fotônico (PCF s) são fibras ópticas cujo núcleo é cercado por uma matriz regular de buracos, responsável pelo confinamento e guiamento da luz. Esta nova arquitetura abre novas perspectivas no desenvolvimento de aplicações não-lineares, muitas das quais são baseadas na alta eficiência com que o alargamento espectral não-linear conhecido como geração de supercontínuo é obtido em PCF s de núcleo sólido. Outra característica das fibras de cristal fotônico é que sua estrutura pode ser preenchida com líquidos e gases, que então interagem eficientemente com a luz guiada. A possibilidade de se obter a geração de supercontínuo em uma fibra de cristal fotônico cujo núcleo é preenchido com líquidos altamente não-lineares foi teoricamente estudado recentemente. A inserção de líquidos nas PCF s introduz um novo grau de liberdade, aumentando a eficiência com que os efeitos não-lineares podem ser gerados. Esta dissertação descreve um trabalho experimental no qual é demonstrada a geração de supercontínuo em uma PCF cujo núcleo foi preenchido seletivamente com água destilada. Obteve-se um alargamento máximo de 503nm medido, a -20dB, com o bombeio de pulsos de femtossegundos em 976nm. A comparação com o espectro obtido com o bombeio em 800nm e em amostras volumétricas demonstram que tanto a baixa dispersão no comprimento de onda de bombeio quanto o guiamento dos pulsos são cruciais para a obtenção do largo espectro observado. Simulações e análises numéricas foram também realizadas para complementar o estudo.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Argemi dos Santos.pdf: 3979637 bytes, checksum: ab98784802d1b41d005dbd7dcc427810 (MD5) Previous issue date: 2010-02-23 / In this work, we introduce photonic crystal fibers and the study of liquid flow within those, by observing changes in the diffraction pattern generated in a a laser beam laterally incident in the fiber. By launching the laser beam perpendicularly onto the side of the photonic crystal fiber, a characteristic diffractive pattern is created by the cladding microstructure, which consists of a matrix of holes that run along the fiber. When the fiber is filled with a liquid with a refractive index close to that of silica, the diffractive pattern is reduced because the microstructure becomes virtually invisible to the laser. The diffraction pattern transition from an empty fiber to a completely filled one is not abrupt, taking place during several seconds. This is because not all the holes of the microstructure are filled at the same time, because they do not have exactly the same radii, and the displacement of the liquid depends on, among other factors, the radius of the structure along which it travels. By observing the diffractive pattern, one can, thus, determine the moment at which the fiber starts to be filled, via the beginning of the pattern change, until filling is complete, corresponding to the moment at which the diffractive pattern is completely changed. To determine the initial and final filling times accurately, and not influenced by the observer s subjective analysis, image processing techniques were used to evaluate the results. Through the times obtained it is possible to determine the largest and the shortest radius. The results of the size of the holes obtained by the time of filling, and the error in relation to the size observed by microscopy, will be presented. Finally, future work for improving the technique will be suggested. / Apresentamos neste trabalho as fibras de cristal fotônico e o estudo da vazão de líquidos no interior destas, pela observação da alteração no padrão de difração gerado pela incidência de um feixe laser pela lateral, a 90º da fibra. A incidência com estas características gera um padrão difrativo característico, graças à microestrutura periódica da casca, consistindo de uma matriz de buracos que percorre toda a fibra longitudinalmente. Quando a fibra é preenchida com um líquido de índice de refração próximo ao da sílica, o padrão difrativo é reduzido, já que a microestrutura se torna praticamente invisível ao laser. A transição da fibra vazia até seu completo preenchimento não ocorre de forma abrupta, mas sim durante alguns segundos. Isso ocorre, pois nem todos os buracos da microestrutura são preenchidos ao mesmo tempo, pois não têm exatamente o mesmo raio, e o deslocamento do líquido depende, além de outros fatores, do raio do estrutura pela qual se desloca. Observando o padrão difrativo, é possível determinar o instante de início do preenchimento da fibra, graças a alterações que este sofre, até seu completo preenchimento, correspondendo ao momento em que o padrão difrativo é completamente alterado. Para determinar os instantes iniciais e finais de preenchimento com mais precisão e não depender de uma análise subjetiva do observador, técnicas de processamento de imagem foram utilizadas. Através dos tempos obtidos é possível determinar o maior e o menor raio dos buracos da microestrutura. Os resultados do tamanho dos buracos obtidos pelos tempos do preenchimento, assim como o erro em relação ao tamanho real observado serão apresentados. Por fim, trabalhos futuros para aperfeiçoamento da técnica são sugeridos.

Orientadores: Cristiano Monteiro de Barros Codeiro, Marcos Antonio Ruggieri Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:14:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValenzuelaEspinel_YovannyAlexander_M.pdf: 51370027 bytes, checksum: 2f925ea5d4b6a8642e1244ad21e8e82b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Foram realizados estudos sobre o controle de propriedades ópticas, por meio de pressão, e sensibilidade à pressão com fibras de cristal fotônico (PCF). No primeiro caso foi demonstrado por meio de simulações, uma nova forma para obter e sintonizar com pressão hidrostática externa o estado monomodo e única polarização em fibras PCF de polimetilmetacritalo (PMMA). Em relação à sensibilidade à pressão hidrostática, o comportamento espectral do coeficiente de sensibilidade de varias fibras PCF em sílica, Cs = (?? / ?P) (onde ?? é a variação num mínimo do espectro de transmissão de uma fibra PCF que acontece quando a pressão hidrostática externa muda em LlP), é calculado teoricamente e corroborado experimentalmente. Com a finalidade de estudar teoricamente o coeficiente Cs, a birrefringência de grupo e a sensibilidade da birrefringência modal de fase à pressão são simuladas para as fibras. Expressões analíticas do coeficiente Cs na aproximação de primeira e segunda ordem são calculadas. Nas duas aproximações é confirmado um aumento do Cs para comprimentos de onda no visível devido à birrefringência de grupo. Para baixas pressões, tal comportamento é corroborado experimentalmente. Segundo a literatura apresentada até agora a possibilidade de otimizar o coeficiente Cs, fazendo uso da birrefringência de grupo no visível e ao mesmo tempo incorporando geometrias com uma alta anisotropia geométrica para aumentar a sensibilidade da birrefringência modal de fase à pressão, não tem sido explorada. Na aproximação de segunda ordem do coeficiente Cs são incorporadas as mudanças do comprimento de onda e da pressão e são comparadas com a aproximação de primeira ordem. Cálculos analíticos foram feitos e apresentados nos Apêndices B e C. As equações do efeito fotoelástico, determinantes para realizar as simulações com o software (COMSOL 3.5a), são apresentadas no Apêndice B, relações que descrevem o coeficiente Cs de fibras PCF são apresentadas no (Apêndice C) / Abstract: Abstract Studies about both the active control of optical properties by means of external hydrostatic pressure and pressure sensitivity in photonic crystal fibers (PCFs) were made. In the first case, a new form to obtain and tune, by using pressure, the single-mode single-polarization state in microstructured polymer optical fibers (mPOFs) is demonstrated by simulations. In relation to pressure sensitivity, the spectral behavior of the sensitivity coefficient of some PCFs in silica, Cs = (?? / ?P) (where ?? é is the change in a minimum of the transmission spectrum for a PCF as a consequence of the change in the external hydrostatic pressure 11P that is applied on the fiber), is calculated and corroborated experimentally. In order to investigate the coefficient Cs, the group birefringence and the sensitivity of phase modal birefringence to pressure are calculated in the fibers. Analytical expressions for the coefficient Cs in the first and second order approximation are calculated. In these two approximations an increase of the coefficient Cs is confirmed to wavelengths in the visible. To low pressures this behavior is corroborated experimentally. At the best of our knowledge, the possibility to optimize the coefficient (Cs) by using the group birefringence and geometries with high geometric anisotropy to enhancing the sensitivity of phase modal birefringence to pressure has not been investigated. In the coefficient Cs with the second order approximation are incorporated the changes of the wavelength and pressure and are compared with the first approximation. On the other hand, analytic calculates are realized in the Appendixes B and C. The equations related to the photoelastic effect were calculates (Appendix B). Finally, the relations that describing the behavior of pressure sensitivity also were calculates (Appendix C) / Mestrado / Física / Mestra em Física

Este trabalho de doutoramento propôs investigar novas configurações geométricas para as fibras ópticas microestruturadas a base de sílica. Aproveitando-se da flexibilidade que sua geometria proporciona, diferentes das fibras ópticas convencionais, foram propostas fibras ópticas microestruturadas com perfil tipo D atuando, especificamente, em duas aplicações distintas: fibras compensadoras de dispersão ou fibras altamente birrefringentes. Para o estudo teórico das fibras ópticas microestruturadas foram utilizados dois métodos numéricos: o método da Sobre-Relaxação Sucessiva (SOR) e o método de Arnoldi Implicitamente Reiniciado (IRAM). Foi necessário implementar o método IRAM para determinar os modos de mais alta ordem presentes em guias de onda multimodos, uma vez que o método SOR fornece apenas a solução para o modo fundamental. Neste contexto, as fibras ópticas microestruturadas com perfil D, propostas e investigadas neste trabalho, demonstraram ser extremamente promissoras para atuar na compensação da dispersão cromática ou no aumento do efeito da birrefringência. Foram projetadas fibras capazes de compensar a dispersão em banda larga, cobrindo as bandas de telecomunicações S, C e L, ou, ainda, fibras com um alto coeficiente de dispersão negativo em torno do comprimento de onda de 1550nm. Adicionalmente, verificou-se também que com as novas configurações propostas foi possível projetar fibras com elevado grau de birrefringência, sendo atrativas no projeto de fibras mantedoras do estado de polarização. / This work proposed to investigate new geometric configurations for the silica microstructured optical fibers. Based on their design flexibility, not usually found in conventional silica fibers, D-shape microstructured optical fibers were designed, specifically, for two different applications: dispersion compensation or high birefringence. For the theoretical analysis two numerical methods were used: the finite difference Successive Over Relaxation (SOR) method, and the Implicitly Restarted Arnoldi Method (IRAM). It was necessary to develop the IRAM method to determine the higher order modes inside the multimodo optical waveguide, since the SOR method is able to yield only the fundamental mode. In this framework, the D-shape microstructured optical fibers, which have been proposed and investigated in this work, proved to be extremely efficient for chromatic dispersion compensation and increasing the birefringent effect. Fibers have been designed in order to compensate the wideband dispersion, covering three entire telecommunication bands, namely: S-, C- and L- bands, simultaneously. Additionally, with these new proposed configurations it is possible to design high birefringent fibers, which are very attractive in polarization maintaining applications.

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-25T18:04:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoAcoplador.pdf: 1907405 bytes, checksum: 1a8e0d8b8f0a7263b58fc08d66e5ad25 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-06-25T18:05:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoAcoplador.pdf: 1907405 bytes, checksum: 1a8e0d8b8f0a7263b58fc08d66e5ad25 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-25T18:05:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDesempenhoAcoplador.pdf: 1907405 bytes, checksum: 1a8e0d8b8f0a7263b58fc08d66e5ad25 (MD5) Previous issue date: 2018-04-13 / Neste trabalho, utilizamos a teoria de guias de ondas em cristais fotônicos para projetar um acoplador baseados nesses guias, com dopagem de Érbio a fim de verificar o desempenho de comutação para os estados barra e cruzado do dispositivo dopado em relação ao não dopado. O acoplador de cristal fotônico dopado com Érbio utiliza a ressonância não linear causada pela excitação dos íons de érbio localizado na fileira central de um acoplador direcional. Tal excitação provoca a transição dos íons de érbio do estado fundamental para o metaestável fazendo a amplificação do sinal quando os fótons absorvem a luz emitida. As simulações ocorreram no software COMSOL Multiphysics®, o qual utiliza o Método dos Elementos Finitos (FEM). Foi realizada uma análise comparativa entre um acoplador direcional de cristal fotônico dopado com érbio e outro não dopado. Verificou-se o desempenho de comutação de ambos a partir da variação das frequências normalizadas e constatou-se que o acoplador dopado conseguiu operar nos estados barra e cruzado com maior espectro de frequência. / In this dissertation, the concepts of photonic crystal were used to design an Erbium-doped photonic crystal coupler in order to verify the switching performance for the bar and cross states of the doped device in relation to the non-doped device. The Erbium-doped Photonic crystal coupler used the non-linear resonance caused by the excitation of the erbium ions located in the central row of a Photonic Crystal directional coupler. Such excitation causes the transition of the erbium ions from the ground state to the metastable state by amplifying the signal when the photons absorb the light emitted by the signal. The simulations occurred in the COMSOL Multiphysics® software, which uses the Finite Element Method (FEM). A comparative analysis was performed between a directional coupler of photon crystal doped with erbium and another non-doped. It was verified the switching performance of both from the normalized frequencies variation and it was verified that the doped coupler was able to operate in the barrra and cross states with the higher frequency spectrum.