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

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

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.

Neste trabalho é investigada uma nova classe de fibras ópticas, baseada no conceito de cristais fotônicos, denominada fibra microestruturada. Sua geometria particular, com materiais de diferentes índices de refração estruturados de forma periódica, permite uma alta flexibilidade de projeto. Consegue-se, portanto, ajustar, conforme a necessidade, as propriedades de dispersão, área efetiva, perdas por confinamento, entre outras, o que torna estas fibras especialmente úteis para aplicações em comunicações ópticas. Para o estudo das propriedades das fibras microestruturadas foi implementado, em diferenças finitas, o método numérico da sobre relaxação sucessiva - SOR com as três aproximações possíveis para a equação de Helmholtz: escalar, semivetorial e vetorial completa. Adicionalmente, no intuito de melhorar alguns aspectos do formalismo SOR, como precisão e velocidade de convergência, foi proposta a aproximação em diferenças finitas de quarta ordem. / This work investigates a new class of optical fibers based on the photonic crystal concept. The main advantage of these fibers is the flexibility offered by their particular geometry, which is formed by materials of different refractive index periodically arranged in a specific pattern. The dispersion properties of these microstructured optical fibers are analyzed by using the finite difference Successive Over Relaxation (SOR) method, where three different formalisms are implemented under the scalar, semivectorial and full vectorial approximations. Finally, a fourth order approximation for the SOR method is proposed in order to improve the convergence and precision.

Neste trabalho é investigada uma nova classe de fibras ópticas, baseada no conceito de cristais fotônicos, denominada fibra microestruturada. Sua geometria particular, com materiais de diferentes índices de refração estruturados de forma periódica, permite uma alta flexibilidade de projeto. Consegue-se, portanto, ajustar, conforme a necessidade, as propriedades de dispersão, área efetiva, perdas por confinamento, entre outras, o que torna estas fibras especialmente úteis para aplicações em comunicações ópticas. Para o estudo das propriedades das fibras microestruturadas foi implementado, em diferenças finitas, o método numérico da sobre relaxação sucessiva - SOR com as três aproximações possíveis para a equação de Helmholtz: escalar, semivetorial e vetorial completa. Adicionalmente, no intuito de melhorar alguns aspectos do formalismo SOR, como precisão e velocidade de convergência, foi proposta a aproximação em diferenças finitas de quarta ordem. / This work investigates a new class of optical fibers based on the photonic crystal concept. The main advantage of these fibers is the flexibility offered by their particular geometry, which is formed by materials of different refractive index periodically arranged in a specific pattern. The dispersion properties of these microstructured optical fibers are analyzed by using the finite difference Successive Over Relaxation (SOR) method, where three different formalisms are implemented under the scalar, semivectorial and full vectorial approximations. Finally, a fourth order approximation for the SOR method is proposed in order to improve the convergence and precision.

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.

Esta tese descreve a demonstração experimental de dispositivos baseados em fibras de cristal fotônico (PCFs), que aproveitam a flexibilidade estrutural oferecida pela matriz de capilares que compõe a seção reta da fibra, de forma a preencher estes capilares com líquidos e materiais nanoestruturados. Para o caso de materiais nanoestruturados, uma vez preenchida a fibra, os materiais nela inseridos interagem eficientemente com a luz guiada. Essa arquitetura diferenciada em relação às fibras ópticas convencionais abre novas perspectivas no desenvolvimento de aplicações como óptica não-linear e sensoriamento. PCFs de núcleo líquido, por outro lado, impõe dificuldades para a implementação de dispositivos práticos, devido às altas taxas de evaporação dos líquidos inseridos. Por esta razão, foi desenvolvida uma nova técnica para vedar seletivamente ambas as faces externas do núcleo líquido de uma PCF, utilizando um polímero curável. Estes tampões poliméricos evitam a evaporação, causando um impacto mínimo no guiamento da luz, tornando o dispositivo usável por semanas. Esta nova técnica de vedação foi empregada em um experimento para a geração de supercontínuo em uma PCF com núcleo de água destilada, proporcionando uma estabilidade de pelo menos 1 hora. Combinando líquidos e materiais nanoestruturados, foi também foi desenvolvido um sensor de temperatura baseado no preenchimento do núcleo de uma PCF por uma amostra coloidal de nanopartículas semicondutoras de CdSe/ZnS, dispersas em óleo mineral. O espectro de luminescência destes pontos quânticos coloidais é fortemente dependente da temperatura e os resultados obtidos mostraram que a grande interação entre a luz e o colóide, aliada a geometria da fibra, proporcionando uma sensibilidade ~5,5 vezes maior que a apresentada por uma rede de Bragg escrita em uma fibra óptica padrão, com boa relação sinal-ruído. / This thesis describes the experimental demonstration of devices based on photonic crystal fibers (PCFs). PCFs are optical fibers whose core is surrounded by a regular matrix of holes, which runs longitudinally across its length. This singular configuration allows the insertion of liquids and nanostructured material into the fiber. Nanostructured materials embedded inside the fiber efficiently interact with the guided light, opening up possibilities of novel applications regarding the fields of non-linear optics, as well as optical sensing. On the other hand, liquid-core PCFs suffer from some disadvantages concerning practical device applications, on account of the high evaporation of the inserted liquids. In order to address this issue, we developed a novel technique to selectively seal the external faces of a liquid-core PCF, by using a polymer plug. These polymer plugs avoid evaporation while causing a minimum impact on the light guiding characteristics of the PCF. This novel sealing technique was employed in a supercontinuum generation experiment, by using a PCF whose core was water-filled. A temporal stability of at least one-hour on the resulting spectrum was achieved. Combining the above techniques, we also developed a temperature sensor based on the core-filling of a PCF by a colloidal ensemble of CdSe/ZnS semiconductor nanoparticles dispersed in mineral oil. Those colloidal quantum-dots display a luminescence spectrum which is strongly dependent on temperature and the experimental results indicated that the greater interaction between the guided light and the colloidal sample, provided by the fiber geometry, allowed a sensitivity which is approximately 5.5 times than possible with a conventional Bragg grating, while keeping a satisfactory signal-to-noise ratio.