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: Edson Moschim, Marcelo Francisco Abbade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:37:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Durand_FabioRenan_D.pdf: 1259125 bytes, checksum: 9e123c3d511429cff5a237aefb19765c (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho é realizada a análise da aplicação de códigos ópticos ortgonais (OOC) da tecnologia de multiplexação por divisão de códigos ópticos (OCDM) em redes ópticas híbridas multiplexadas pela divisão de comprimentos de onda e códigos ópticos (WDM)/OCDM e em redes ópticas comutadas por rajadas (OBS). As contribuições da tese consistem da proposta e análise da aplicação da camada de transporte WDM/OCDM em redes OBS roteadas por comprimento de onda (WR-OBS), modelagem matemática de comutadores ópticos (OXC) WDM/OCDM considerando os parâmetros dos códigos OOC, estudo dos efeitos da dispersão por polarização modal (PMD) em redes ópticas WDM/OCDM e, finalmente, a proposta e análise da utilização processamento óptico da sinalização baseada em códigos OOC. Em função dos resultados obtidos se verifica que a aplicação dos códigos ópticos OOC nas redes ópticas de transporte WDM/OCDM, redes de rajadas e redes WR-OBS aumenta o desempenho destas redes por meio da diminuição da probabilidade de perdas de pacotes, latência dos pacotes e aumento da utilização da rede. Palavras-chave: Códigos ópticos ortogonais (OOC), dispersão por polarização modal (PMD), redes ópticas WDM/OCDM, redes ópticas comutadas por rajadas (OBS) / Abstract: This work presents an analysis of optical orthogonal codes (OOC) of optical code division multiplexing (OCDM) in optical networks. These networks uses the hybrid technology of wavelength division multiplexing and optical code division multiplexing (WDM/OCDM) and, optical burst switching networks (OBS). The main contributions are the analyze and propose of WDM/OCDM transport network at wavelength routed OBS networks (WR-OBS), WDM/OCDM optical crossconnects (OXC) modeling considering OOC parameters, study of polarization mode dispersion (PMD) effects in optical WDM/OCDM networks and, finally an OBS architecture with OOC label processing is analyzed. Analytical and simulation results indicate that OOC utilization in WDM/OCDM transport networks, OBS and WR-OBS networks increases the network performance by decrease of packet error rate, latency and network utilization increase. Keywords: Orthogonal optical codes (OOC), polarization mode dispersion (PMD), WDM/OCDM optical networks, optical burst switching (OBS) / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-05-04T18:54:25Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Marques Paes Teixeira - 2017.pdf: 12639296 bytes, checksum: a0fc40914d28a4f117459a9314e27b7a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-05T12:55:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Marques Paes Teixeira - 2017.pdf: 12639296 bytes, checksum: a0fc40914d28a4f117459a9314e27b7a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T12:55:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rafael Marques Paes Teixeira - 2017.pdf: 12639296 bytes, checksum: a0fc40914d28a4f117459a9314e27b7a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-04-10 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This dissertation presents the research that was focused on the study of solitons in nonintegrable systems governed by effective models of partial differential equations (PDEs) of (1+1) dimensions, that is, one spatial and one time dimension. In the main research line, we considered a model of two fields given by nonlinear Schrödinger equations with logarithmic nonlinearity and linear coupling, the main aspects of the collision dynamics of two Gaussian solitons (gaussons) were investigated, addressing the stability of the solutions, the interaction mechanisms, and the regularity of the scattering. The study of gaussons collisions in this model was performed via two approaches: semianalytic (variational/reduced model) and direct numerical simulation. For the system considered in this work, both approaches provided similar results which revealed the existence of a chaotic and fractal dynamics involving the initial conditions and the post-collisional properties of the solitons, which were verified by the analysis of the correlations between the input and output parameters. The fractal patterns are constituted by regularity windows that are positioned accordingly to a well defined rule, which was obtained via a linearization model that was found to be very similar in both approaches (i.e., the windows arrangement was well described by the variational model). In such windows the solitons collision dynamic turns out to be not chaotic (regular collision), it becomes predictable and very well defined, hence the width of these windows provides the conditions in which the control of the interaction is possible. Besides, by analyzing the dynamics of the variational parameters of the reduced model and also the dynamics of the most relevant physical quantities in the exact approach via PDEs (namely the total kinetic and potential energies), we attested that these windows arise due to a resonant mechanism of energy exchange between translational and vibrational soliton modes. By studying the linear stability of the solitary waves, we proved that the vibrational modes originate from shape oscillations induced by internal modes and also, possibly, by instability modes excited during the collisions. We verified that these oscillations are well defined in all regular collisions. The viability of the variational method in the system studied is due to the suitable description of the vibrational modes by the reduced model, and also the low influence of the emitted nonlinear radiation in the regular collision processes found in the direct simulations. / Essa dissertação apresenta o trabalho de pesquisa que teve como foco o estudo de sólitons em sistemas não-integráveis governados por modelos efetivos de equações diferenciais parciais (EDPs) de dimensão (1+1), isto é, uma dimensão espacial e uma temporal. Na linha de pesquisa principal, foi considerado um modelo de dois campos dado por equações de Schrödinger com não-linearidade logarítmica e acoplamento linear, em que foram investigados os principais aspectos da colisão de dois sólitons gaussianos (gaussons), considerando a estabilidade das soluções, seus mecanismos de interação e a regularidade do espalhamento. O estudo de colisões de gaussons nesse modelo foi realizado a partir de duas abordagens: semianalítica (modelo variacional/reduzido) e simulação numérica direta. Para o sistema considerado nesse trabalho, as duas abordagens renderam resultados semelhantes que revelam a existência de uma dinâmica caótica e fractal envolvendo as condições iniciais e as propriedades pós-colisionais dos sólitons, que foi constatada pela análise das correlações entre os parâmetros de entrada e saída. Os padrões fractais são constituídos por janelas de regularidade, cujo posicionamento segue uma regra bem definida que foi obtida via um modelo de linearização que se mostrou muito semelhante nas duas abordagens (i.e., a distribuição de janelas foi bem descrita variacionalmente). Em tais janelas a dinâmica de colisão dos sólitons deixa de ser caótica (colisão regular), tornando-se previsível e bem definida, por isso a largura dessas janelas fornece as condições em que o controle da interação é possível. Além disso, pela análise da dinâmica dos parâmetros variacionais do modelo reduzido e das quantidades físicas mais relevantes na abordagem exata via EDPs (energia total cinética e potencial), verificou-se que essas janelas surgem devido a um mecanismo ressonante de troca de energia entre os modos translacionais e vibracionais dos sólitons. Pelo estudo da estabilidade linear das ondas solitárias, verificou-se que os modos vibracionais decorrem de oscilações de forma induzidas por modos internos e também, possivelmente, por modos de instabilidade excitados durante as colisões. Constatou-se que essas oscilações são bem definidas em todas as colisões regulares. A viabilidade do método variacional no sistema estudado se deve à adequada descrição dos modos vibracionais pelo modelo reduzido e à baixa influência da radiação não-linear emitida sobre os processos de colisão regulares encontrados via simulações diretas.

Geração de luz supercontínua é um efeito caracterizado por um forte alargamento espectral induzido por efeitos não-lineares no meio óptico, e que encontra uma vasta gama de aplicações, como tomografia por coerência óptica, espectroscopia e metrologia de freqüência. No presente trabalho, os fenômenos físicos responsáveis pela geração de luz supercontínua são estudados teoricamente, utilizando a ferramenta numérica desenvolvida para dar suporte à teoria. Os efeitos de polarização relacionados à geração de luz supercontínua também são analisados e, neste contexto, a utilização de uma fibra de cristal fotônico com formato tipo-D e alta birrefringência é proposta para servir como meio óptico. As características do supercontínuo gerado nesta fibra são analisadas teoricamente, novamente com o apoio da ferramenta numérica. A análise conclui que a fibra proposta apresenta consideráveis vantagens em relação às fibras convencionais, principalmente por ser capaz de manter o estado de polarização da luz supercontínua estável. / Supercontinuum generation is an effect characterized by a strong spectral broadening induced by nonlinear effects in the optical medium. There is a wide range of applications for this effect, such as optical coherence tomography, spectroscopy and frequency metrology. In this work, the physical phenomena responsible for supercontinuum generation are theoretically studied relying on the developed numerical tool to support the theory. The polarization effects related to supercontinuum generation are also assessed and, in this context, a highly birefringent D-shaped photonic crystal fiber is proposed as a medium for supercontinuum generation. The characteristics of supercontinuum generation in the proposed fiber are theoretically analyzed. The analysis concludes that the proposed fiber shows considerable advantages over conventional fibers, mainly due to the capability to keep the state of polarization of the supercontinuum stable.

O principal objetivo deste trabalho é a avaliação das limitações de desempenho de multiplexadores \"add/drop\", a serem empregados em sistemas de comunicações ópticas multiplexados em comprimentos de onda (Wavelength Division Multiplexing -WDM) de alta velocidade, que operam em torno de 1.55 &#956m. Com a introdução da transmissão de dados utilizando-se a técnica WDM há a necessidade do desenvolvimento de novos componentes ópticos, como multiplexadores e demultiplexadores \"add/drop\" e \"cross-connects\" ópticos. O desenvolvimento destes componentes possibilitará a evolução dos simples enlaces WDM ponto a ponto para a rede totalmente óptica. Neste cenário os multiplexadores ópticos add/drop (Optical Add/Drop Multiplexer - OADM) desempenharão um papel chave, permitindo maior conectividade e flexibilidade nas redes WDM. Neste trabalho é especificamente analisado o OADM mencionado acima. É realizado o estuido individual dos componentes que constituem uma configuração genérica deste dispositivo. São analisados a chave óptica e o divisor/combinador de potência, sendo discutido o procedimento de projeto para a otimização do seu desempenho. / The main goal of this work is the evaluation of the limitations regarding the performance in add/drop multiplexers, which will be used in optical systems employing wavelength division multiplexing (WDM), working in high speed and operating around 1.55 &#956m. With the introduction of WDM technique in order to transmit optical signals, there is a need to develop new optical devices, such as optical add/drop multiplexers (OADM) and demultiplexers. The development of these devices will allow the evolution of lightwave systems from single-wavelength point-to-point links to the wavelength division multiplexed optical networks. In this context, optical add/drop multiplexers will play a main role, making possible the connectivity and flexibility increase of WDM networks. In this work the OADM cited above is specifically studied. An individual study of the devices that constitute a generic configuration of the OADM is carried out. The optical switch and the power divider/combiner are analyzed, as well as the design techniques to improve their performances.

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.

Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossetto_JonatasFred._D.pdf: 4844072 bytes, checksum: 0f28d51130deaa192c51125f71eedf7b (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Sensores distribuídos a fibra óptica representam uma tecnologia chave para o desenvolvimento de estruturas inteligentes, uma vez que podem ser totalmente integrados aos materiais da estrutura. Efeitos ópticos não lineares podem ser utilizados para implementar esta nova classe de sensores, sem a necessidade da construção de componentes sensores individuais. Esta tese propõe a utilização do espalhamento Brillouin estimulado e do espalhamento Raman espontâneo, para desenvolver um sensor distribuído capaz de determinar o perfil de temperatura e deformação mecânica ao longo da fibra óptica sensora. Diversos resultados experimentais são apresentados para ambos os efeitos não-lineares ocorrendo em uma fibra óptica monomodo. Uma nova técnica para estabilizar a diferença de freqüência entre dois campos ópticos é proposta. Uma técnica de processamento de sinal é proposta para melhorar a resolução espacial de um sensor distribuído Brillouin. Uma topologia de ponta única é proposta para a implementação de um sensor distribuído Brillouin. Diversos aspectos sobre a implementação de um sensor distribuído Raman são discutidos. Uma nova topologia é proposta para o desenvolvimento de um sensor distribuído híbrido utilizando três diferentes tecnologias: Raman/Brillouin/FBGs, compartilhando a mesma fibra óptica sensora. Os resultados apresentados consolidam a pesquisa e indicam que o investimento em tecnologias correlatas é promissor tanto academicamente quanto comercialmente / Abstract: Fiber optic distributed sensors are a key technology for the development of smart structures, as it can be fully integrated to the structure materials. Nonlinear optical effects can be used to implement such kind of sensors, without the need of building individual sensor components. This thesis proposes the use of the stimulated Brillouin scattering and the spontaneous Raman scattering to develop an optical fiber distributed sensor capable of measuring both the temperature and the strain profile along a sensing optical fiber. Several experimental results are presented concerning both nonlinear effects occurring in a single-mode optical fiber. A new technique to stabilize the optical frequency difference between two optical fields is proposed. A signal processing technique is proposed to improve the spatial resolution of the Brillouin distributed sensor. An one-end topology is proposed to implement a Brillouin distributed sensor. Several aspects about the implementation of a Raman distributed sensor are discussed. A new topology is proposed for the development of a hybrid optical fiber distributed sensor using three different technologies, Raman/Brillouin/FBG, sharing the same sensing optical fiber. The presented results consolidate the research and indicate that the investment in correlated technologies is promising not only for the academic research but also for commercial applications / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_JulianaSantiagodos_M.pdf: 5007909 bytes, checksum: 812aaee54d3a8b29c20786e4372c3da5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No Laboratório Ciclo Integrado do Quartzo (LIQC), FEM, UNICAMP, está em andamento o desenvolvimento do processo VAD ("Vapor-phase Axial Deposition") para a fabricação de preformas para fibras ópticas de alta qualidade. Para isto, os parâmetros do processo de fabricação devem ser cuidadosamente controlados, incluindo o perfil de índice de refração, determinado pelo perfil de dopagem de germânio e responsável pelas características de transmissão de dados pela fibra óptica. Neste trabalho estudou-se o efeito da variação dos parâmetros de fabricação de preformas VAD principalmente, da geometria da preforma no perfil de dopagem de germânio, que foi obtido através da caracterização de amostras de preformas consolidadas por espectrometria de fluorescência de raios-X. Também foram apresentados uma metodologia e um sistema de automação em LabVIEW para a quantificação do perfil da superfície de deposição da preforma e determinação do perfil de dopagem de germânio em tempo real. Este estudo possibilitou a fabricação de preformas com perfil de dopagem com formato parabólico e triangular. Além disso, a implantação do sistema de automação permitiu determinar o tipo de fibra a ser produzida no início da deposição da preforma como também, reproduzir o perfil de dopagem, que é essencial para a viabilização comercial do processo VAD / Abstract: Fabrication of preforms for special optical fiber using VAD, "Vapor-phase Axial Deposition" tecnique has been in progress at the LIQC, UNlCAMP/FEM. ln this method, the processing parameters must be accurately controlled, particularly the refractive index profile determined by the germanium doping profile, which controls de data transmission characteristics in optical fiber. ln the present research, a study of VAD deposition parameters on the germanium doping profile of nanostructured preform was conducted. The quantitative analysis of germanium concentration was performed by X-ray fluorescence spectrometry. An automation system using LabVIEW was developed for data acquisition and analysis ofthe deposition surface profile of the preform and on-line determination of the germanium doping profile. As a result, the present development allowed the manufacture of various types of doping profile, such as parabolic and triangular shapes. Moreover, the determination of the type of fiber to be producedand its uniformity control during the process, as well as the reproduction of a specific doping profile were made possible using this system. Applications for industrial use becomes strategic / Mestrado / Engenharia de Materiais / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:09:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gusken_Edmilton_D.pdf: 6952554 bytes, checksum: 8821d17728533a1b9ab6e2f57e4b4f51 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A emissão do érbio na região de comprimentos de onda usada em comunicações ópticas tem despertado grande interesse tecnológico, especialmente quando este é incorporado à matriz de sílica. Entretanto, a dificuldade maior está na sua inserção em concentrações elevadas e de forma homogênea, e mesmo na atualidade, o mecanismo de dopagem da sílica com érbio ainda não é totalmente conhecido. Nesta pesquisa, foi desenvolvido um esforço concentrado no trabalho de entender e controlar a nanoporosidade da sílica através de diversos parâmetros de fabricação usando a técnica de deposição axial fase vapor, e também por tratamento térmico posterior à deposição. Duas metodologias de dopagem do érbio foram utilizadas: (i) imersão da preforma de sílica nanoestruturada em solução de c1oretode érbio em etanol; e (ii) deposição simultânea da solução de érbio aspergido com nanopartículas de sílica sintetizados em chama de Hz/Oz. A utilização da primeira metodologia de dopagem, juntamente com os resultados de estudo de caracterização, tiveram como principal mérito o entendimento do mecanismo de incorporação do érbio em nível nanoestrutural. A segunda metodologia demonstrou a alta eficiência e economia do método com a incorporação de alguns milhares de ppm's atômico de érbio com a correspondente resposta fotoluminescente / Abstract: A special property of erbium to emit light in the wavelength used for optical communications has aroused great technological interest, particularly for erbium doped fiber and devices. However, the key point of this technology is to get high concentration and homogeneouserbium doping into silica structure. Even now, the doping mechanism of erbium in silica glass is still not well known. A research work to study and to control the nanoporosity in silica glass has presently been developed by using various processing parameters of vapor phase axial deposition technique. Post-deposition heat treatment to control the distribution of nanoporosity has also been applied. Two methods to dope erbium have been developed: (i) immersion of nanostructured silica preform into a solution of erbium chloride and ethanol, and (ii) simultaneousdeposition of silica nanopartic1es and vaporized erbium chloride in Hz/Oz flame. The merit of the first doping methodology was to understand the doping mechanism in nanostructurallevel. And the result of the second technique demonstrated a new procedure to obtain highIy efficient and low cost erbium doped silica preform containing a concentration of few thousands atomic ppm with corresponding photoluminescence response / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

D.Ing. / Optical fibre-based devices (e.g. fibre gratings) play an important role in the optical com- munications and sensing industry. One type of fibre grating, the long-period grating (LPG), is becoming more and more popular as a simple and versatile component for a multitude of applications in optical engineering. The sensitivity of LPGs to various external perturbations and their ability to manipulate selectively light propagating in optical fibres make them well- suited to creating fibre-based devices. LPGs can be used in various applications, for example as gain equalisers for erbium-doped fibre amplifiers, as channel routers in optical add-drop multiplexers and as sensors. LPGs are typically fabricated by exposing photosensitive optical fibre to ultraviolet light. However, a variety of other techniques can be used to fabricate LPGs, including exposure to carbon dioxide (CO2) laser light. Over the years, it has become evident that CO2 laser- induced LPGs exhibit unique properties and features that can be harnessed to develop devices for important applications. It is necessary to understand the physical properties and optical characteristics of CO2 laser-induced LPGs to harness, manipulate and enhance their features. Research has been conducted on the development of an automated fabrication system that produces axially symmetric LPGs in single-mode fibre with a CO2 laser. A detailed study was undertaken on the design of uniform and non-uniform LPGs for wavelength-division multiplexing networks, as well as the characterisation of the CO2 laser beam propagating in the LPG fabrication system. These LPGs have been designed, using either analysis or syn- thesis techniques. The polarisation-dependent loss of the LPGs has also been investigated. Wavelength-selective couplers (WSCs) have been constructed using CO2 laser-induced LPGs and it was shown that these couplers were e®ective but not efficient in routing power to the output port of the tapping fibre. The physical properties, optical transmission characteris- tics, applications and other related issues of CO2 laser-induced LPGs have been investigated and satisfactory experimental results have been obtained. Areas for potential future research concerning CO2 laser-induced LPGs have been identified and discussed.