Este trabalho tem por objetivo a modelagem numérica das fibras microestruturadas e a proposição de dispositivos inovadores com base nos modelos numéricos construídos. Primeiramente, são implementados dois formalismos distintos: o FDTD (do inglês Finite Diference Time Domain) para a geração dos diagramas de bandas dos cristais fotônicos e o SOR (do inglês Successive Over Relaxation) para a análise modal das fibras. A partir destes modelos, são propostas três aplicações distintas que utilizam as propriedades inovadoras das fibras microestruturadas, a saber: compensador de dispersão a fibra com capacidade de compensar um enlace óptico com cerca de vinte vezes seu comprimento, amplificador Raman com alto ganho óptico e isolador óptico a fibra microestruturada. / The goal of this work is the numerical modeling of microstructured optical fibers and the proposition of novel applications using the model developed. First, two distinct formalisms are implemented, the Finite Difference Time Domain Method (FDTD) to generate the photonic crystal band diagrams and the Successive Over Relaxation method (SOR) to carry out modal analysis on the microstructured optical fibers. By means of these models, three applications are investigated: high performance dispersion compensation fiber, high gain Raman amplifier and microstructured optical fiber isolator.

Este trabalho tem por objetivo a modelagem numérica das fibras microestruturadas e a proposição de dispositivos inovadores com base nos modelos numéricos construídos. Primeiramente, são implementados dois formalismos distintos: o FDTD (do inglês Finite Diference Time Domain) para a geração dos diagramas de bandas dos cristais fotônicos e o SOR (do inglês Successive Over Relaxation) para a análise modal das fibras. A partir destes modelos, são propostas três aplicações distintas que utilizam as propriedades inovadoras das fibras microestruturadas, a saber: compensador de dispersão a fibra com capacidade de compensar um enlace óptico com cerca de vinte vezes seu comprimento, amplificador Raman com alto ganho óptico e isolador óptico a fibra microestruturada. / The goal of this work is the numerical modeling of microstructured optical fibers and the proposition of novel applications using the model developed. First, two distinct formalisms are implemented, the Finite Difference Time Domain Method (FDTD) to generate the photonic crystal band diagrams and the Successive Over Relaxation method (SOR) to carry out modal analysis on the microstructured optical fibers. By means of these models, three applications are investigated: high performance dispersion compensation fiber, high gain Raman amplifier and microstructured optical fiber isolator.

Submitted by Programa de P?s-Gradua??o Engenharia El?trica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2018-04-17T14:34:49Z No. of bitstreams: 1 42- M?rcia Fernanda da Silva Santiago - CARACTERIZA??O DE FIBRAS ?PTICAS MICROESTRUTURADAS PARA APLICA??O EM SENSORES BASEADOS NA RESSON?NCIA DE PL?SMONS DE SUPERF?CIE.pdf: 3830493 bytes, checksum: 0d5677af2fa2da844b06326e563cefca (MD5) / Approved for entry into archive by Programa de P?s-Gradua??o Engenharia El?trica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2018-04-17T16:58:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 42- M?rcia Fernanda da Silva Santiago - CARACTERIZA??O DE FIBRAS ?PTICAS MICROESTRUTURADAS PARA APLICA??O EM SENSORES BASEADOS NA RESSON?NCIA DE PL?SMONS DE SUPERF?CIE.pdf: 3830493 bytes, checksum: 0d5677af2fa2da844b06326e563cefca (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T16:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 42- M?rcia Fernanda da Silva Santiago - CARACTERIZA??O DE FIBRAS ?PTICAS MICROESTRUTURADAS PARA APLICA??O EM SENSORES BASEADOS NA RESSON?NCIA DE PL?SMONS DE SUPERF?CIE.pdf: 3830493 bytes, checksum: 0d5677af2fa2da844b06326e563cefca (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Capes / A preocupa??o com sa?de p?blica ? um fator relevante na hist?ria da humanidade, epidemias de doen?as causadas por v?rus e bact?rias podem provocar impactos socioecon?micos, nas ?reas atingidas por elas. Essa preocupa??o tem impulsionado a pesquisa e o desenvolvimento de dispositivos que sejam capazes de prevenir e detectar patologias auxiliando no tratamento. Ao longo dos anos t?m sido propostas e desenvolvidas diversas plataformas de sensoriamento visando a detec??o e an?lise de subst?ncias qu?micas e biol?gicas que podem caracterizar algumas patologias espec?ficas na ?rea de sa?de. A constru??o dessas plataformas sensoras resultam de estudos multidisciplinares que agregam diferentes ?reas de estudo, como engenharia e medicina resultando em diversas configura??es de sensores e biossensores. A obten??o de sensoriamento pode ser realizada a partir de algumas abordagens, dentre as quais destaca-se o efeito de resson?ncia de pl?smons de superf?cie (Surface Plasmon Resonance - SPR) que, aliado ? tecnologia das fibras ?pticas, tem possibilitado a constru??o de biochips ?pticos que integram o sistema de sensoriamento. As fibras ?pticas apresentam algumas vantagens de utiliza??o em compara??o com os biochips tradicionais baseados em prisma, tais como, dimens?es reduzidas e imunidade ?s interfer?ncias eletromagn?ticas, uma caracter?stica inerente ?s fibras ?pticas. Dentre as fibras, um tipo especial tem sido utilizado na constru??o de biochips SPR para an?lise de intera??es biomoleculares, as chamadas fibras ?pticas microestruturadas (Microstructured Optical Fibers ? MOFs). Estas fibras possuem caracter?sticas geom?tricas que permitem o controle e/ou a manipula??o da propaga??o luz. Altera??es na geometria destas fibras podem causar varia??es na propaga??o da luz, tornandoas interessantes a aplica??es que exploram a intera??o entre elas, biomol?culas e filmes finos met?licos. Este trabalho apresenta um modelo te?rico de biochip ?ptico constru?do a partir de fibras ?pticas microestruturadas em que a resson?ncia de pl?smons de superf?cie ? utilizada como forma de detec??o. O desempenho das configura??es propostas neste estudo ? comparado ao desempenho de configura??es obtidas a partir de fibras microestruturadas comerciais. Tamb?m s?o apresentados os resultados experimentais da metodologia de obten??o do perfil em ?D? utilizado como m?todo de detec??o externa a partir do lixamento da fibra.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alfredo Almeida Araujo.pdf: 1307305 bytes, checksum: fd5b49227c52b28ef3a5392983927234 (MD5) Previous issue date: 2008-02-13 / This dissertation aims to describe the basic characteristics of microstructured fibers, their concept and performance, and to investigate the application of a low loss microstructured fiber to the development of Raman amplifiers. An analysis of the use of these amplifiers in Telecommunication applications is described. To this end, simulations were carried out with these waveguides with the data of a real fiber described in the literature. Simulations were also carried out to determine the amplifier s net gain and noise figure and to establish the advantages of its use in a complete optical fiber span, including the compensation dispersion in the O band (1260-1360 nm). As a result, it was demonstrated that the microstructured fiber presents, in some aspects, a performance that is higher than that of conventional Raman amplifiers, and complementary to that of a commercial amplifiers, such as those based on Erbium doped fiber. / Esta dissertação tem como objetivo descrever as características básicas das fibras microestruturadas, seu conceito e desempenho, e investigar a aplicação de uma fibra microestruturada de baixa perda para o desenvolvimento de amplificadores Raman. Uma análise do uso destes em aplicações de Telecomunicações é descrita. Para isso, foram realizadas simulações destes guias de onda com dados de uma fibra real descrita na literatura. Também foram realizadas simulações para verificação do ganho líquido e figura de ruído de um amplificador baseado nesta fibra e das vantagens de seu uso em um enlace óptico completo, incluindo compensação de dispersão para sinais da banda O (1260-1360 nm). Como resultado, demonstrou-se um desempenho superior em alguns aspectos aos amplificadores Raman convencionais, e complementar aos amplificadores disponíveis atualmente no mercado, como os baseados em fibra dopada com Érbio.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Cesar Ribeiro Miraglia.pdf: 2147088 bytes, checksum: 67087392fe4b03bb24d9a164fd92ceed (MD5) Previous issue date: 2010-08-20 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Sensors based on optical fibers are being increasingly used in hostile environments for measuring pressure, temperature, stress, chemical and biological parameters, etc. These sensors have the advantage of having reduced size and weight, immunity to electromagnetic interference, of being chemically inert, and also allowing the distributed measurement of the respective parameter along the fiber. Microstructured optical fibers have characteristics that are relevant to sensing applications, such as freedom of design of their internal structure obtained by varying the diameter of the holes and the distances between them, among other parameters, which is not applicable in conventional optical fibers. The present work aims to use a microstructured optical fiber as a distributed sensor for hydrostatic pressure, using the POTDR (Polarization Optical Time-Domain Reflectometry) and the OFDR (Optical Frequency-Domain Reflectometry) measurement techniques. The application of hydrostatic pressure on the fiber changes its birefringence and, consequently, the evolution of the states of polarization, which is the parameter monitored by the techniques. By monitoring the changes of these states, it is possible to infer the changes in applied pressure. The study is undertaken via simulations and analysis, both performed in the software MatLab. / Sensores baseados em fibras ópticas vêm sendo cada vez mais utilizados em ambientes hostis para medição de pressão, temperatura, stress, análise química e biológica, etc. Esses sensores têm a vantagem de possuírem tamanho e peso reduzidos, imunidade à interferência eletromagnética, de serem quimicamente inertes, e também permitirem a medição distribuída do parâmetro a ser analisado ao longo da fibra. As fibras ópticas microestruturadas possuem características relevantes na aplicação de sensoriamento, tal como a liberdade de construção de sua estrutura interna variando o diâmetro dos buracos e a distância entre eles, entre outros parâmetros, que não são aplicáveis em fibras ópticas convencionais. Este trabalho tem como objetivo estudar uma fibra óptica microestruturada como sensor distribuído de pressão hidrostática, utilizando as técnicas de medição POTDR (Polarization Optical Time-Domain Reflectometry) e OFDR (Optical Frequency-Domain Reflectometry). A aplicação de pressão hidrostática sobre a fibra altera sua birrefringência e, consequentemente, a evolução do seu estado de polarização, sendo este último o parâmetro monitorado pelas técnicas. Analisando-se a mudança deste estado, pode-se inferir a mudança de pressão aplicada. O estudo é realizado através de simulações e análises efetuadas no software MatLab.