Orientador: Younès Messaddeq / Banca: Sandra Helena Pulcinelli / Banca: Oscar Peitl Filho / Banca: Gael Yves Poirier / Banca: Carlos Kenichi Suzuki / Resumo: A integridade das rotas ópticas depende da confiabilidade das fibras, que é afetada pelas condições de fabricação das fibras e cabos (matérias primas empregadas na fabricação do vidro e do revestimento e processo de fabricação) e pelas condições de operação da rota (ambiente da rota óptica e as tensões aplicadas durante o lançamento e vida útil). O objetivo deste trabalho é avaliar a degradação dos materiais que compõem as fibras ópticas e as consequências das variações de seus aspectos físico-químicos nas propriedades mecânicas e ópticas das fibras. Para tal foram realizados três tipos de envelhecimento nas amostras: 1 - envelhecimento hidrotérmico (em água deionizada a 85°C por 14, 28 e 49 dias) de amostras com revestimento acrilato e de carbono; 2 - envelhecimento em campo resultante em perda de confiabilidade mecânica e óptica; e 3 - envelhecimento por passagem de 500 mW, sob raio de curvatura de 10mm durante 30 minutos em de amostras com revestimento acrilato e de carbono. Observou-se que para o primeiro método de revestimento, as amostras revestidas têm resistência mecânica mais baixa que as amostras decapadas com H2SO4 a quente, possivelmente devido à mudança local de pH ou a atividade da água na superfície vítrea, dependendo do mecanismo de degradação do revestimento: cross link ou cisão de cadeias. No segundo método de envelhecimento, para as amostras com problemas de resistência mecânica, notou-se que o problema se encontrou na formulação dos revestimentos, faltando plastificante no revestimento primário e excedendo o mesmo material no revestimento secundário. Esse efeito tornou o polímero interno menos aderido ao vidro, e o externo menos capaz de suportar as tensões mecânicas normais de utilização da fibra óptica, tornando o guia de onda menos resistente mecanicamente. / Abstract: The integrity of optic network depends on the reliability of optical fibers, affected by cable and fibers manufacture conditions (materials and process) and by the environmental use conditions (tensions applied during installation and long term use). The objective of this work is to evaluate degradation of the materials and the consequences of its physical-chemical aspects variations in the mechanical and optic properties of fibers. So, three types of aging in the samples had been carried through: 1 - hydro-thermal aging (in deionized water at 85°C for 14, 28 and 49 days) of samples with acrilate and carbon coatings; 2 - field aging resulting in loss of mechanical and optical reliability; and 3 - aging by optical power of 500 mW, under 10 observed that for the first covering method, the coated samples had lower mechanical resistance than the uncoated samples (with hot H2SO4), due to local change of pH or changes of water activity in the glass surface, depending on the degradation mechanism of the coating material: cross link or chain scission. In the second aging method, for the samples with mechanical reliability problems, we noted the problem was in the formularization of coating, where it was missing plasticizer in the primary coating and exceed in the secondary coating. This effect became internal polymer not adhered enough to the glass, and external one incapable to support the normal mechanical tensions of use of an optic fiber, causing low mechanical reliability. For the samples with problems of optical attenuation, the cause of the problem was the wrong preparation of secondary coating, evidenced by its high Tg value. / Doutor

Orientador: Younés Messaddeq / Coorientador: Sidney José de Lima Ribeiro / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Cléber Renato Mendonça / Banca: Mauricio Antonio Pereira da Silva / Banca: Cid Bartolomeu de Araújo / Resumo: O trabalho apresenta o estudo sistemático de três famílias de vidros óxidos contendo altas concentrações de átomos pesados como potenciais materiais para aplicações fotônicas e geração de efeitos ópticos não lineares na região do infravermelho próximo e médio. Bem como a produção de fibras ópticas do tipo núcleo-casca e microestruturadas a base de vidros teluritos. Foram estudadas as seguintes composições vítreas: NaPO3-WO3-Bi2O3, Pb2P2O7-WO3 e TeO2-GeO2-K2O-Bi2O3. Todas as composições contêm altas concentrações de átomos pesados com o intuito de alargar a janela de transparência no infravermelho próximo, estendendo a borda de absorção entre 3 e 5 μm, além de aumentar os coeficientes ópticos não lineares do material. Foram produzidos vidros com boa qualidade óptica e termicamente estáveis e juntamente com as demais propriedades conferidas pela presença dos átomos pesados e elementos hiperpolarizáveis, confere a potencialidade dos vidros à aplicações em dispositivos ópticos operando na região do infravermelho. Através de estudos sistemáticos quanto ao comportamento térmico, estrurural e óptico, das amostras das famílias de vidros, os teluritos (a base de TeO2) apresentaram os maiores coeficientes ópticos não lineares e larga janela de transparência (até 5 μm), o que motivou a produção de fibras ópticas desses materiais. As preformas com estrutura núcleo-casca foram produzidas pelo método de sucção e sistematicamente caracterizadas quanto à uniformidade e centricidade do núcleo e quanto a qualidade da interface, utilizando fluorescência Raman de íons Tm3+ no núcleo. Foram produzidas fibras ópticas de índice degrau multimodo, com atenuação de 11,9 dB/m em 633 nm. Também foram produzidas preformas microestruturadas com três furos triangulares pela técnica de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The thesis present the systematic study of three oxide glasses families containing high concentration of heavy atoms as potential materials for photonic applications and generation of non linear optical effects in the near and medium infrared region. Further the production of core-cladding and microstructured types of optical fibers based on tellurite glasses. Has been studied the following vitreous compositions: NaPO3-WO3-Bi2O3, Pb2P2O7- WO3 e TeO2-GeO2-K2O-Bi2O3. All compositions contain high amount of heavy atoms to increase the transparency window until near infrared region, extending the multiphonon absorption edge between 3 and 5 μm, and at the same time increasing the material non linear coefficients. Either, has been produced glasses with good optical quality and thermally stable, and with the remaining properties conferred by the presence of heavy atoms and hyperpolarizability elements, gives to theses glasses the potentiality for applications in optical devices operating in the infrared region. Based on the systematic studies about the thermal, structural and optical behavior of the glass families, it was chosen the tellurite glasses to produce optical fibers, due the largest nonlinear coefficients and wide transparency window (up to 5μm). The core-cladding preforms was produced by sucking method and systematically characterized about the core uniformity and concentricity, and also the interface quality by Tm3+ Raman fluorescence containing in the core. It been produced a multimode step index optical fiber with an attenuation of 11.9 dB/m at 633 nm. Were also produced microstructured preform with three holes by drilling technique, based on previous studies in our group with chalcogenide glasses. From theoretical calculations about the ideal dimensions of the microstructured optical fibers for an... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Younès Messaddeq / Banca: Norberto Aranha / Banca: Oscar Peitl Filho / Banca: Carlos Kenichi Suzuki / Banca: Joceli Maria Giacomini Angelini / Resumo: O assunto deste trabalho é o envelhecimento acelerado e natural de fibras ópticas de sílica vítrea. Este envelhecimento envolveu uma fibra óptica não cabeada, fabricada em 2000, que foi envelhecida de duas formas. O objetivo dos dois tipos de envelhecimento foi investigar a influência da água molecular e da água dissolvida na sílica na confiabilidade mecânica da fibra óptica. Baseado nos parâmetros mecânicos, químicos e físicos analisados, foi verificado se o envelhecimento acelerado de fibra óptica pode ser comparado com o envelhecimento natural. Concluiu-se que o envelhecimento acelerado de até 50 dias apresenta semelhanças com o envelhecimento natural. Esse trabalho vem assim complementar outros trabalhos realizados envolvendo envelhecimento de fibras ópticas de sílica em meio aquoso, abordando, entretanto, um aspecto pouco investigado: a interação da água molecular com a estrutura da sílica próximo da superfície vítrea em baixas temperaturas. / Abstract: This work deals with artificial ageing and with field ageing of vitreous silica optical fibers. Artificial ageing was done with a non cabled optical fiber, manufactured in the year 2000, which was exposed to two ageing conditions. The aim of the ageing treatments was to investigate the effect of molecular water and chemically dissolved water on the mechanical reliability of optical fibers. The purpose was to verify if artificial ageing is comparable to field ageing regarding the mechanical, chemical and physical parameters investigated. It was concluded that the artificial ageing treatment up to 50 days showed some similarities with field ageing. This work complements others on ageing of optical fibers in aqueous media, addressing a less investigated subject, namely the interaction of molecular water with silica structure at low temperature close to the fiber surface. / Doutor