Dispositivos fotônicos a partir da micromanipulação das propriedades de fibras ópticas
Tipo
Tese
Data de publicação
2015-08-26
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Gerosa, Rodrigo Mendes
Orientador
Matos, Christiano José Santiago de
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Souza, Eunézio Antônio de
Saito, Lúcia Akemi Miyazato
Gomes, Anderson Stevens Leônidas
Romero, Murilo Araújo
Saito, Lúcia Akemi Miyazato
Gomes, Anderson Stevens Leônidas
Romero, Murilo Araújo
Programa
Engenharia Elétrica
Resumo
Essa tese descreve o desenvolvimento de novos dispositivos fotônicos produzidos a partir da
micromanipulação das propriedades de fibras ópticas, isto é, da alteração em escala
micrométrica, das propriedades ópticas e/ou geométricas destas. Nesse contexto, três linhas de
trabalho foram seguidas, utilizando diferentes técnicas de processamento de fibras ópticas e
levando à demonstração de diferentes tipos de dispositivos. Na primeira linha foi demostrado
o acoplamento de dois núcleos em uma fibra de cristal fotônico com três núcleos inicialmente
desacoplados. Os acopladores apresentaram uma perda de inserção estimada de ~1 dB e
exibiram modulações espectrais com uma profundidade de até 18 dB. Apresentaram também
uma sensibilidade elevada à polarização, que pode ser explorada em divisores de polarização
(polarization beamsplitters) a fibra. Para isso foi utilizada uma técnica de alteração da
estrutura da fibra através da aplicação de pressão diferencial e aquecimento local,. Na segunda
linha foi desenvolvido um laser do corante Rodamina com uma cavidade optofluídica
totalmente integrada em fibra. Nela, era possível manter um alto fluxo da solução de corante,
de até 400 μl/min, o que permitiu utilizar um laser de bombeio com alta taxa de repetição
(1kHz) sem observar-se degradação do meio de ganho. Uma taxa de conversão óptica de até
9% e uma energia de limiar (threshold) menor que 1 μJ foram obtidas. Utilizou-se aqui uma
técnica de emenda através da qual uma fibra capilar clivada em ângulo era emendada com
uma fibra convencional, deixando assim uma entrada lateral para fluidos. A terceira linha
visou incorporar nanomateriais de carbono a fibras ópticas. Nesse caso duas abordagens
foram empregadas: em uma, filmes poliméricos com espessuras de 20 μm e contendo
nanotubos de carbono foram produzidos na face de conectores de cordões de fibra ópticas;
esse cordões foram inseridos em cavidades laser a fibra dopada com érbio para atuar como
absorvedores saturáveis para a obtenção de mode locking. Com isso foram obtidos pulsos de
até 364 fs e espectros com larguras de banda de 10,2 nm. Os filmes foram formados a partir
de uma microgota de uma suspensão de nanotubos de carbono em adesivos ópticos que foi
colocada sobre a face de conectores de fibra óptica com uma micropipeta. Ainda na mesma
linha obtiveram-se fibras de cristal fotônico (PCFs) com filmes de óxido de grafeno
homogêneos no interior de seus capilares. A homogeneidade foi comprovada através de
espectroscopia Raman e pela medida da perda em função do comprimento das fibras,
realizada através do método cut back. Uma PCF foi, ainda, emendada a cordões de fibra
convencional conectorizados e incorporada a cavidades laser para geração de pulsos. A
produção dos filmes foi realizada através da inserção de uma suspensão de óxido de grafeno
nos capilares de PCFs de núcleo sólido, após o qual o solvente era secado.
Descrição
Palavras-chave
laser de corante , fibra de cristal fotônico (PCF) , pós-processamento , rodamina , acoplador óptico , nanotubos de carbono , óxido de grafeno , dye lasers , photonic crystal fiber (PCF) , post processing , rhodamine , optical coupler , carbon nanotubes , graphene oxide
Assuntos Scopus
Citação
GEROSA, Rodrigo Mendes. Dispositivos fotônicos a partir da micromanipulação das propriedades de fibras ópticas. 2015. 119 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2015.