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Previous issue date: 2008-01-29 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo / Photonic Crystal Fibers (PCFs) have led to renewed attention to the fiber optics field due to the several unique properties resulting from their microstructured profile. In particular, this profile enables one to insert liquids and polymers into the fiber so that they efficiently interact with light, which can be used for chemical and biological sensing, nonlinear optics, and the development of active photonic devices. Several applications require selectively inserting the sample into the core of a hollow-core PCF, leaving cladding holes unfilled. This dissertation presents two contributions toward the development of core-filled PCFs. Loss mechanisms in liquid-core PCFs are studied and fluorescence from a quantum-dot-doped polymer-core PCF is demonstrated. Loss studies were motivated by the evaluation of the transmission of light at 633 nm in 5-7 cm long water-core PCF samples the tips of which are cleaved at left in air. It was generally found that transmission was less than 5%, while water attenuation alone would lead to ~98% transmission. Liquid evaporation was found to be an important additional loss mechanism and its rate was determined both through microscopy and optical coherence tomography (OCT) in capillary fibers and PCFs filled with deionized water, ethanol and toluene. Although the evaporation rate in ethanol was found to be higher, for all samples a few hundreds of micrometers at the fiber tips are emptied over minutes. A method to prevent evaporation consisting of sealing the fiber tips with a clear UV curable polymer (NOA 73) was successfully tested. Filling a PCF with active elements can lead to optical amplification and laser action. Researchers at NTT recently observed fluorescence at 609nm from CdSe quantum dots in the core of a 1m long PCF. In this dissertation, the fluorescence emission is described from ~2.2 nm PbS quantum dots was observed with a specified emission peak of 890 nm. The quantum dots were suspended in NOA73 and inserted in the core of 7-9 cm long PCFs of with a hollow core diameter of 10.9 5m. The fiber was pumped by a 2.5 mW He-Ne laser or a 679 nm, 390 mW diode laser and its emission was characterized. A maximum fluorescence power of 2.2 5W and a maximum efficiency of 0.03% were achieved. Varying the quantum dot concentration revealed that lower concentrations lead to higher efficiencies. / Fibras de cristal fotônico (PCFs) têm levado a uma atenção renovada ao campo das fibras ópticas devido às diversas propriedades exclusivas resultantes do seu perfil microestruturado. Em particular, este perfil permite a introdução de líquidos e polímeros na fibra de modo que estes interajam eficientemente com a luz, levando a aplicações em
sensoriamento químico e biológico, óptica não-linear, e o desenvolvimento de dispositivos fotônicos ativos. Diversas aplicações requerem a inserção seletiva da amostra no núcleo de uma PCF de núcleo oco, deixando buracos da casca sem preenchimento. Esta dissertação apresenta duas contribuições para o desenvolvimento de PCFs de núcleo preenchido. Os mecanismos de perda em PCFs de núcleo líquido são estudados e a fluorescência de uma PCF de núcleo polimérico dopado com pontos quânticos é demonstrada. Os estudos da perda foram motivados pela análise da transmissão da luz em 633 nm em amostras de 5-7 cm de PCF de núcleo de água cujas pontas eram clivadas e deixadas no ar. Geralmente a transmissão encontrada era menor do que 5%, enquanto que a atenuação da água poderia levar a ~98% de transmissão. Verificou-se que a evaporação do líquido era um
mecanismo de perda importante e sua taxa foi determinada através de microscopia e de tomografia por coerência óptica (OCT) em fibras capilares e PCFs preenchidas com água deionizada, etanol e o tolueno. Embora a taxa da evaporação no etanol seja maior, para todas as amostras algumas centenas de micrômetros nas pontas da fibra são esvaziadas em minutos. Um método para impedir a evaporação que consiste em selar as pontas da fibra com um polímero curável por UV (NOA 73) foi testado com sucesso. O preenchimento de uma PCF com elementos ativos pode conduzir a amplificação óptica e ação laser. Pesquisadores da NTT observaram recentemente fluorescência em 609 nm em pontos quânticos de CdSe no núcleo de uma PCF de 1 m de comprimento. Nesta dissertação, a emissão de fluorescência é observada com pontos quânticos de PbS de ~2,2 nm e pico de emissão nominal em 890 nm. Os pontos quânticos foram suspensos em NOA73 e introduzidos no núcleo de PCFs de 7-9 cm de comprimento e núcleo oco de 10,9 5m de diâmetro. A fibra foi bombeada por um laser de He-Ne de 2,5 mW ou um laser de diodo de 679 nm e 390 mW e sua emissão foi caracterizada. Uma fluorescência com potência máxima
de 2,2 5W e eficiência máxima de 0,03% foi obtida. Variando a concentração de pontos quânticos observou-se que baixas concentrações levam a eficiências mais elevadas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.mackenzie.br:tede/2752 |
| Date | 29 January 2008 |
| Creators | Ong, Jackson Sen Kiat |
| Contributors | Matos, Christiano José Santiago de, Souza, Eunézio Antônio de, Cordeiro, Cristiano Monteiro de Barros |
| Publisher | Universidade Presbiteriana Mackenzie, Engenharia Elétrica, UPM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzie, instname:Universidade Presbiteriana Mackenzie, instacron:MACKENZIE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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