Orientadores: Carlos Kenichi Suzuki, João Batista Rosolem

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Fibras ópticas de casca rebaixada (também conhecidas como fibras ópticas de dupla-casca ou fibras ópticas de perfil-"W") com cortes do modo fundamental proporcionam perdas distribuídas altas em comprimentos de onda longos e perdas baixas em comprimentos de onda curtos. A grandeza da brusca...

Resumo: Fibras ópticas de casca rebaixada (também conhecidas como fibras ópticas de dupla-casca ou fibras ópticas de perfil-"W") com cortes do modo fundamental proporcionam perdas distribuídas altas em comprimentos de onda longos e perdas baixas em comprimentos de onda curtos. A grandeza da brusca transição entre a perda baixa em comprimentos de onda curtos e a perda alta em comprimentos de onda longos excede 200 dB/km e é extremamente sensível à curvatura aplicada na fibra. O fenômeno é atribuído ao acoplamento modal entre o modo guiado no núcleo e os modos discretos guiados na casca externa. A fibra óptica ativa de casca rebaixada Er: Al/Ge/SiO2 (DC-EDF) pode ser projetada para ter um corte do modo fundamental próximo de 1530 nm o que proporciona supressão distribuída da emissão espontânea amplificada (ASE) na banda-C em proveito da ASE na banda-S. Este fenômeno, associado a um outro, o de perda induzida por curvatura, proporciona um modelo alternativo para obter amplificação óptica na banda-S, exigida para expandir a capacidade de sistemas de multiplexação por divisão de comprimentos de onda (WDM). Um laser à fibra óptica, configurado na forma de anel, de fibra óptica de casca rebaixada dopada com érbio, que pode ser sintonizado através de perdas induzidas por curvatura na fibra óptica, ou pelo uso de um filtro óptico sintonizável, também pode ser projetado. Devido às características de amplificação e "lasing" desenvolvidas para aplicação na banda-S, baseadas em propriedades únicas, a fibra DC-EDF foi base dos sistemas de sensores desenvolvidos neste trabalho. De fato, os sistemas de sensores propostos mostraram alta sensibilidade, larga faixa dinâmica, e ampla largura de banda, e podem ser usados para monitorar parâmetros estáticos, tais como força, pressão, deslocamentos e parâmetros dinâmicos usados em acústica e vibrações. Dois tipos de sistemas de sensores, com diferentes modelos, foram estudados: um sensor-amplificador e um sensor-laser. Os desempenhos desses sistemas de sensores na banda-S (1490 e 1510 nm) foram estudados e analisados nas condições estática e dinâmica

Abstract: Depressed-cladding (often referred to as dual-clad or "W"- fiber) fibers with fundamental-mode cutoffs provide high distributed losses at long wavelengths and low losses at short wavelengths. The magnitude of the abrupt transition between low-loss at short wavelengths and high-loss at long...

Abstract: Depressed-cladding (often referred to as dual-clad or "W"- fiber) fibers with fundamental-mode cutoffs provide high distributed losses at long wavelengths and low losses at short wavelengths. The magnitude of the abrupt transition between low-loss at short wavelengths and high-loss at long wavelengths exceeds 200 dB/km and is found to be extremely sensitive to fiber curvature. The phenomenon is attributed to mode coupling between the core-guided mode and the discrete modes guided in the outer cladding. The active depressed-cladding Er: Al/Ge/SiO2 fiber (DC ? EDF) may be designed to have a fundamental mode cutoff near 1530 nm and provides distributed suppression of C-band amplified spontaneous emission (ASE) to the advantage of that in the S-band. This phenomenon, associated with the mechanism of induced bending loss, provides an alternative approach to obtain amplification in S-band, required to expand the capacity of wavelength-division multiplexing (WDM) systems. A S-band depressed-cladding erbium-doped fiber ring laser which can be tuned through the active fiber bending losses or by using an optical tunable filter, can be designed as well. Due to the amplification and lasing characteristics developed for S-band, based on unique properties, the DC - EDF was the basis of the optical sensing systems developed in this work. In fact, the sensing systems proposed showed high sensitivity, high dynamic range and wide bandwidth, and can be used to monitor static parameters, such as force, pressure, displacement and dynamic parameters used in acoustics and vibrations. Two types of sensing systems, with different approaches, have been studied: an amplifier-sensor and a laser-sensor. The performances of these sensing systems in S-band (1490 and 1510 nm) were studied and analyzed in static and dynamic conditions