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.

O transformador de potência é um importante equipamento utilizado no sistema elétrico de potência, responsável por transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro e transformar tensões e correntes de um circuito elétrico. O transformador de potência tem ampla aplicação, podendo ser utilizado em subestações de usinas de geração, transmissão e distribuição. Neste sentido, mudanças recentes ocorridas no sistema elétrico brasileiro, causadas principalmente pelo aumento considerável de carga e pelo desenvolvimento tecnológico tem proporcionado a fabricação de um transformador com a aplicação de alta tecnologia, aumentando a confiabilidade deste equipamento e, em paralelo, a redução do seu custo global. Tradicionalmente, os transformadores são fabricados com um sistema de isolação que associa isolantes sólidos e celulose, ambos, imersos em óleo mineral isolante, constituição esta que define um limite à temperatura operacional contínua. No entanto, ao se substituir este sistema de isolação formado por papel celulose e óleo mineral isolante por um sistema de isolação semi- híbrida - aplicação de papel NOMEX e óleo vegetal isolante, a capacidade de carga do transformador pode ser aumentada por suportar maiores temperaturas. Desta forma, o envelhecimento do sistema de isolação poderá ser em longo prazo, significativamente reduzido. Esta técnica de aumentar os limites térmicos do transformador pode eliminar, essencialmente, as restrições térmicas associadas à isolação celulósica, provendo uma solução econômica para aperfeiçoar o uso de transformadores de potência, aumentando a sua confiabilidade operacional. Adicionalmente, à aplicação de sensores de fibra óptica, em substituição aos sensores de imagem térmica no monitoramento das temperaturas internas do transformador, se apresentam como importante opção na definição do equacionamento do comportamento do transformador sob o ponto de vista térmico. / The power transformer is important equipment used in electric power system, which is responsible for transmitting electricity or electric power from one circuit to another, transforms voltage and current in an electrical circuit. Moreover, it has wide application and can be used in substations of power plants, transmission and distribution. Recent changes in the electrical system caused mainly by the considerable increase in load and technological development provided by the manufacture of a transformer with the application of high technology, increasing the reliability of this equipment and, in parallel, reducing their overall cost. Traditionally, transformers are manufactured with a solid insulation system that combines solid insulation and cellulose, both immersed in oil, this constitution which limits the continuous operating temperature. However, when replacing this insulation system consisting of paper and cellulose insulating oil by a hybrid system consisting - application paper NOMEX and vegetable oil, the capacity of the transformer can be substantially increased. Thus, the aging of the insulation system may be at long term, significantly reduced. This technique of increasing the thermal limits of the equipment can essentially eliminate thermal constraints associated with conventional insulation, providing an economical solution for the optimization of power transformers, increasing their operational reliability. Additionally, the application of fiber-optic sensors, replacing the thermal imaging sensors to monitor the internal temperature of the transformer is presented as an important option in the definition of the equation of transformer behavior under the thermal point of view.

Após anos de pesquisa tornou-se possível construir Giroscópios a Fibra Óptica (GFO) com baixa deriva ("bias drift") e baixo coeficiente de ruído ("random walk"). Melhorias na relação sinal/ruído na detecção podem ser obtidas acoplando-se tanta potência quanto seja possível ao circuito óptico do GFO. O ruído de intensidade da fonte luminosa torna-se o componente majoritário de ruído na detecção quando a potência óptica que atinge o fotodetector é maior que algumas dezenas de microwatts, o que se tornou possível com a utilização de diodos superluminescentes (SLD) mais potentes, fontes luminosas superfluorescentes a fibra (SFS), ou ainda diodos laser multimodo. Este trabalho analisa as causas e experimenta um esquema de processamento de sinal que seja capaz de promover a redução do ruído de intensidade da fonte luminosa em torno da freqüência própria do Giroscópio a Fibra Óptica birrefringente, freqüência esta onde ocorre a demodulação do sinal. Desta forma conseguiu-se obter uma melhoria na relação sinal/ruído de 6,6 dB na detecção através de uma redução de 20,4dB na potência de ruído associada ao ruído de intensidade da fonte luminosa.

O transformador de potência é um importante equipamento utilizado no sistema elétrico de potência, responsável por transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro e transformar tensões e correntes de um circuito elétrico. O transformador de potência tem ampla aplicação, podendo ser utilizado em subestações de usinas de geração, transmissão e distribuição. Neste sentido, mudanças recentes ocorridas no sistema elétrico brasileiro, causadas principalmente pelo aumento considerável de carga e pelo desenvolvimento tecnológico tem proporcionado a fabricação de um transformador com a aplicação de alta tecnologia, aumentando a confiabilidade deste equipamento e, em paralelo, a redução do seu custo global. Tradicionalmente, os transformadores são fabricados com um sistema de isolação que associa isolantes sólidos e celulose, ambos, imersos em óleo mineral isolante, constituição esta que define um limite à temperatura operacional contínua. No entanto, ao se substituir este sistema de isolação formado por papel celulose e óleo mineral isolante por um sistema de isolação semi- híbrida - aplicação de papel NOMEX e óleo vegetal isolante, a capacidade de carga do transformador pode ser aumentada por suportar maiores temperaturas. Desta forma, o envelhecimento do sistema de isolação poderá ser em longo prazo, significativamente reduzido. Esta técnica de aumentar os limites térmicos do transformador pode eliminar, essencialmente, as restrições térmicas associadas à isolação celulósica, provendo uma solução econômica para aperfeiçoar o uso de transformadores de potência, aumentando a sua confiabilidade operacional. Adicionalmente, à aplicação de sensores de fibra óptica, em substituição aos sensores de imagem térmica no monitoramento das temperaturas internas do transformador, se apresentam como importante opção na definição do equacionamento do comportamento do transformador sob o ponto de vista térmico. / The power transformer is important equipment used in electric power system, which is responsible for transmitting electricity or electric power from one circuit to another, transforms voltage and current in an electrical circuit. Moreover, it has wide application and can be used in substations of power plants, transmission and distribution. Recent changes in the electrical system caused mainly by the considerable increase in load and technological development provided by the manufacture of a transformer with the application of high technology, increasing the reliability of this equipment and, in parallel, reducing their overall cost. Traditionally, transformers are manufactured with a solid insulation system that combines solid insulation and cellulose, both immersed in oil, this constitution which limits the continuous operating temperature. However, when replacing this insulation system consisting of paper and cellulose insulating oil by a hybrid system consisting - application paper NOMEX and vegetable oil, the capacity of the transformer can be substantially increased. Thus, the aging of the insulation system may be at long term, significantly reduced. This technique of increasing the thermal limits of the equipment can essentially eliminate thermal constraints associated with conventional insulation, providing an economical solution for the optimization of power transformers, increasing their operational reliability. Additionally, the application of fiber-optic sensors, replacing the thermal imaging sensors to monitor the internal temperature of the transformer is presented as an important option in the definition of the equation of transformer behavior under the thermal point of view.

Submitted by MARLON RODRIGUES GARCIA null (marlon92319@aluno.feis.unesp.br) on 2016-04-18T18:04:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Marlon.pdf: 6766003 bytes, checksum: 4849566caadd0c8935bb400de40fb690 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-04-19T14:54:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_mr_me_ilha.pdf: 6766003 bytes, checksum: 4849566caadd0c8935bb400de40fb690 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T14:54:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_mr_me_ilha.pdf: 6766003 bytes, checksum: 4849566caadd0c8935bb400de40fb690 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho aborda-se a utilização de um sensor de deslocamento angular em fibra óptica para a caracterização de líquidos utilizando-se ondas de Lamb e o modo quase Scholte (QSCH) propagados em placa metálica. O sensor reflexivo compreende duas fibras ópticas, uma emissora e outra receptora, uma lente positiva, uma superfície reflexiva, um laser e um fotodetector. Primeiramente, realiza-se um breve estudo sobre a propagação de ondas mecânicas guiadas em placas metálicas imersas em fluidos. Nesse estudo, são obtidas as curvas de dispersão para a velocidade de fase e para a velocidade grupo em função do produto frequência-semiespessura da placa, tanto para as ondas de Lamb quanto para o modo QSCH, considerando diferentes fluidos. Posteriormente, aborda-se o modelamento matemático do sensor reflexivo, obtendo-se as curvas características estáticas para quatro diferentes configurações. Em seguida, descreve-se o processo de montagem do sensor reflexivo, com todos os seus detalhes construtivos. Já na parte experimental, aplicando-se um pulso senoidal de envoltória gaussiana em um transdutor, investiga-se primeiramente a excitação do modo fundamental simétrico da onda de Lamb, S0. Captando-se simultaneamente os sinais da onda propagada na placa pelo sensor reflexivo e por uma piezocerâmica em modo de recepção, obtêm-se os valores experimentais da velocidade de grupo. Comparando-se os valores experimentais com os valores teóricos previstos pelas curvas de dispersão, percebe-se que o sensor reflexivo pode ser utilizado para se medir modos simétricos da onda de Lamb.Visando-se a caracterização de líquidos, imerge-se parcialmente uma placa de alumínio em um fluido sob teste, e excita-se o modo fundamental antissimétrico da onda de Lamb, A0. O modo A0 converte-se em modo QSCH na interface ar-fluido, o qual sofre reflexão na borda da placa e se reconverte em modo A0 na interface fluido-ar. Utilizando-se o sensor reflexivo, pode-se medir a velocidade de propagação do modo QSCH. Sabendo-se que a velocidade do modo QSCH é diferente para diferentes fluido, verifica-se que o sensor pode ser utilizado para medir porcentagens de misturas de fluidos. Adicionalmente, medem-se também os deslocamentos lineares gerados pelo modo A0 na placa de alumínio na direção out-of-plane, comparando-se os resultados com as medições realizadas por um interferômetro de Michelson. / In this work one approaches the use of an angular displacement optical fiber sensor for characterization of liquids using Lamb waves and quasi-Scholte waves (QSCH) propagated in a metal plate. The reflective sensor comprises two optical fibers, one emitting and another receiving, a reflective surface, a laser and a photodetector. Firstly, one develops a brief study about the propagation of mechanical waves in metal plates imbibed in fluids. In this study, one obtains the dispersion curves for the phase velocity and the group velocity as a function of the frequency-halfwidth product for both Lamb waves and QSCH mode, considering different fluids. Subsequently, it one approaches the mathematical modeling of the reflective sensor, obtaining the static characteristic curves for four different configurations. Next, one describes the assembly process of the reflective sensor, with all the construction details. In the experimental part, one investigates the excitement of the symmetrical fundamental mode of the Lamb wave applying a sinusoidal pulse of gaussian envelope. Catching up simultaneously the wave propagated signals by the reflective sensor and by a piezoceramic, one obtains the experimental values of the group velocity. Comparing the experimental values with the values proposed by the dispersion curves, one notices that the reflective sensor can be used to measure the symmetric modes of the Lamb waves. Aimed at the characterization of liquids, one immerges partially an aluminum plate in a fliud under test, and one excites the fundamental antisymmetric mode of the Lamb wave, A0. The A0 mode becomes QSCH in the air-fluid interface, which reflects in the edge of the plate and is reconverted into A0 mode in the fluid-air interface. Using the reflective sensor, one can measure the QSCH mode propagation velocity. Knowing that the QSCH velocity is different for different fluids, one verifies that the sensor can be used to measure percentages of fluid mixtures. One measures also the linear displacements generated by the A0 mode in the aluminum plate in the out-of-plane direction, comparing the results with the measurements made by a Michelson interferometer.

Nos dias de hoje o controle e monitoração de sistemas biológicos relacionados ao controle ambiental tem sido considerado importante para o diagnóstico e biorremediação de sistemas aquosos como rios e lagos. A eficácia dos processos de controle está diretamente relacionada aos processos de medição \"in-situ\" em tempo real. Nesse sentido o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas multiespectrais portáteis para monitoramento, \"in-situ\" e em tempo real, da dinâmica do crescimento microbiano utilizados em processos de biorremediação. Assim, para este fim foram desenvolvidos dois sistemas, um para monitorar a concentração de oxigênio dissolvido (OD) em meio aquoso e outro para monitorar a absorção óptica do meio de cultura. O sensor óptico para monitorar a concentração de OD está baseado em uma fibra óptica na qual em uma de suas pontas (extremidades) foi depositado um filme fino de Poli (cloreto de vinila) (PVC) dopado com moléculas de octaetilporfirina de platina (PtOEP) como parte sensível do dispositivo. O sensor mostrou resposta linear em regiões entre 4 e 18 mg/L de OD em meio aquoso, tendo como tempo de resposta de 8 s e tempo de recuperação de 236 s. O sistema de medida de absorção óptica do meio de cultura foi projetado e fabricado utilizando-se um fotodetector multiespectral e um diodo LED (600nm) como fonte de excitação. A aquisição, controle e processamento de sinais deste sistema está baseado em uma placa de aquisição NI modelo myRIO-1900 fabricado pela National Instruments, utilizando-se tecnologia Field Programmable Gate Array (FPGA). Os resultados obtidos com este sistema mostram ter o mesmo nível de desempenho se comparado ao de um sistema biofotométrico comercial na faixa de concentração entre 1,13 mg/ml à 2,11mg/ml. / Nowadays, the controlling and monitoring biological systems related to environmental control has been considered important for the diagnosis and bio-remediation of aqueous systems like rivers and lakes. The effectiveness of this control processes are directly related to \"in-situ\" and real-time measurement processes. In this sense the present work presents the development of portable multispectral systems for monitoring, \"in-situ\" and in real time, the dynamics of microbial growth used in bio-remediation processes. So, for this purpose were fabricated two systems, one to monitor the concentration of dissolved oxygen (DO) in aqueous medium and another to monitor the optical absorption of culture medium. The optical sensor to monitor the DO is based on an optical fiber in which in one of its ends was deposited a poly(vinyl chloride) (PVC) thin film doped with Platinum octaethylphorphyrin molecules (PtOEP) as part of the device. The sensor showed linear response in regions between 4 and 18 mg/L of DO in aqueous medium, with response time of 8s and the recovery time of 236s. The system of measurement of optical absorption of culture medium was designed and manufactured using a multispectral photodetector and a diode LED (600nm) as a source of excitation. The acquisition, signal processing and control of this system are based on an acquisition card NI myRIO-1900 model manufactured by National Instruments, using FPGA technology. The results obtained with this system shows to have the same level of performance to that of a commercial biophotometric system in the concentration range of 1.13 mg/mL to 2.11 mg/mL.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-28Bitstream added on 2014-06-13T18:06:43Z : No. of bitstreams: 1 sakamoto_jms_me_ilha.pdf: 6608858 bytes, checksum: 00cb410d8ba756148ea0f5626f2c8f3b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A interferometria a laser é uma técnica consolidada para a caracterização de atuadores piezoelétricos. No entanto, este método requer um alinhamento óptico preciso e uma operação meticulosa. Há um grande interesse no desenvolvimento de sistemas de medição de deslocamento e vibração usando sensores reflexivos em fibra óptica devido a sua inerente simplicidade, tamanho reduzido, largura de banda ampla, limite de detecção extremamente baixo e capacidade de realizar medições sem contato ou afetar o sistema a ser ensaiado. Neste trabalho apresenta-se um arranjo simples do sensor reflexivo para se atingir resolução sub-micrométrica, utilizando-se fibras e componentes ópticos de baixo custo e circuitos eletrônicos simples. O sistema é constituído por duas fibras ópticas adjacentes (uma transmissora e outra receptora) e com extremidades emparelhadas, posicionadas na frente de uma superfície reflexiva vibratória. A luz proveniente de uma fonte óptica (no caso um laser) é acoplada à fibra transmissora e parte dos raios refletidos pela superfície móvel é capturada pela fibra receptora, que conduz a luz para um fotodetector. A tensão de saída do fotodetector é função da distância entre as extremidades das fibras e a superfície reflexiva. Apresenta-se uma formulação teórica da função de intensidade óptica refletida no plano a uma distância qualquer, juntamente com comparações entre características experimentais e teóricas do sensor reflexivo. Finalmente, atuadores piezoelétricos flextensionais, projetados com o método de otimização topológica, são caracterizados experimentalmente através da medição de seus deslocamentos sub-micrométricos, utilizando o sensor reflexivo. As respostas em freqüência dos piezoatuadores flextensionais são levantadas e o fenômeno de erro de trajetória e linearidade são discutidos. / The laser interferometer method is a well-established technique for the characterization of piezoelectric actuators. However, this method requires precise optical alignment and meticulous operation. There is great interest in developing displacement and vibration measurement systems using reflective fiber optic displacement sensors (RFODS) because of their inherent simplicity, small size, wide frequency range, extremely low displacement detection limit, and ability to perform measurements without contact or affecting the vibrating system. This work presents a simple arrangement of RFODS to achieve sub-micrometer resolution, using low-cost fibers and optical components, and simple electronic circuits. The system is composed of two adjacent transmitting and receiving fibers at one end, located in front of a reflecting vibrating surface. The transmitting fiber is connected to a laser source, and part of the reflected rays by the moving surface is captured by the receiving fiber, which is connected to a light detector. The output voltage is a function of the distance between probe and vibrating surface. A theoretical formulation of the reflected light intensity function at distal end plane is presented, together with comparisons of experimental and ideal RFODS characteristics. Finally, piezoelectric flextensional actuators (PFAs), designed with the topology optimization method, are experimentally characterized by the measurement of their sub micrometric displacements using a RFODS. The frequency responses of the PFAs are evaluated, and the tracking error phenomenon and linearity are discussed.

Orientador: Cláudio Kitano / Resumo: Neste trabalho aborda-se a utilização de um sensor de deslocamento angular em fibra óptica para a caracterização de líquidos utilizando-se ondas de Lamb e o modo quase Scholte (QSCH) propagados em placa metálica. O sensor reflexivo compreende duas fibras ópticas, uma emissora e outra receptora, uma lente positiva, uma superfície reflexiva, um laser e um fotodetector. Primeiramente, realiza-se um breve estudo sobre a propagação de ondas mecânicas guiadas em placas metálicas imersas em fluidos. Nesse estudo, são obtidas as curvas de dispersão para a velocidade de fase e para a velocidade grupo em função do produto frequência-semiespessura da placa, tanto para as ondas de Lamb quanto para o modo QSCH, considerando diferentes fluidos. Posteriormente, aborda-se o modelamento matemático do sensor reflexivo, obtendo-se as curvas características estáticas para quatro diferentes configurações. Em seguida, descreve-se o processo de montagem do sensor reflexivo, com todos os seus detalhes construtivos. Já na parte experimental, aplicando-se um pulso senoidal de envoltória gaussiana em um transdutor, investiga-se primeiramente a excitação do modo fundamental simétrico da onda de Lamb, S0. Captando-se simultaneamente os sinais da onda propagada na placa pelo sensor reflexivo e por uma piezocerâmica em modo de recepção, obtêm-se os valores experimentais da velocidade de grupo. Comparando-se os valores experimentais com os valores teóricos previstos pelas curvas de dispersão, percebe-se que... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work one approaches the use of an angular displacement optical fiber sensor for characterization of liquids using Lamb waves and quasi-Scholte waves (QSCH) propagated in a metal plate. The reflective sensor comprises two optical fibers, one emitting and another receiving, a reflective surface, a laser and a photodetector. Firstly, one develops a brief study about the propagation of mechanical waves in metal plates imbibed in fluids. In this study, one obtains the dispersion curves for the phase velocity and the group velocity as a function of the frequency-halfwidth product for both Lamb waves and QSCH mode, considering different fluids. Subsequently, it one approaches the mathematical modeling of the reflective sensor, obtaining the static characteristic curves for four different configurations. Next, one describes the assembly process of the reflective sensor, with all the construction details. In the experimental part, one investigates the excitement of the symmetrical fundamental mode of the Lamb wave applying a sinusoidal pulse of gaussian envelope. Catching up simultaneously the wave propagated signals by the reflective sensor and by a piezoceramic, one obtains the experimental values of the group velocity. Comparing the experimental values with the values proposed by the dispersion curves, one notices that the reflective sensor can be used to measure the symmetric modes of the Lamb waves. Aimed at the characterization of liquids, one immerges partially an alumi... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Amplificadores a fibra dopada com érbio de dupla passagem (DP-EDFA) contendo fibras compensadoras de dispersão (DCF) são estudados nesta tese. Os DP-EDFAs são uma alternativa para amplificadores de baixo custo e bom desempenho, sobretudo para utilização em redes metropolitanas. Devido a sua estrutura de dupla passagem, outras funções podem ser facilmente inseridas em seu circuito óptico, incrementando sua funcionalidade e reduzindo o custo envolvido. Considerando ainda que a compensação da dispersão é crítica para sistemas WDM de alta velocidade, um interessante tópico de investigação, que será bastante explorado nesta tese, refere-se a embutir uma fibra compensadora de dispersão dentro no circuito do DP-EDFA. Estudos experimentais são conduzidos, mostrando as vantagens e os problemas associados a algumas topologias de circuitos de DP-EDFAs. Um circuito original de DP-EDFA contendo DCF é proposto e caracterizado em termos de ganho e figura de ruído para diversas aplicações multicanal e multibanda dentro do espectro de transmissão da fibra óptica. Caracterizações sistêmicas em termos de taxa de erro de bit são também conduzidas / Double pass erbium doped fiber amplifiers (DP-EDFA) with an embedded dispersion compensation fiber are studied in this work. DP-EDFA is a cost-effective alternative for optical amplifiers, yet preserving good optical performance, mainly for use in metropolitan networks. Due to its double pass circuit, others functions beyond amplification can be inserted within the amplification circuit, increasing its capabilities and decreasing the involved cost. Considering that dispersion compensation is very critical for high-speed DWDM systems operating with standard single mode fiber, a timely topic of investigation concerns the embedding of the high insertion loss DCFs (dispersion compensating fibers) into optical amplifier configurations. Experimental studies are conducted first showing the advantages and impairments associated with DP-EDFAs circuits using DCFs. Next, a DP-EDFA proposed in this work is characterized in terms of gain and noise figure for several applications in multichannel and multiband network topologies. Systemic characterization in terms of bit error rate is also conducted, evaluating the performance of the proposed DP-EDFA using DCF

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.