Redes de período longo inscritas por irradiação por laser femtosegundo: fabrico, caracterização e modelação teórica

Abstract

Nesta dissertação, o principal foco é a fabricação de redes de período longo em fibra ótica utilizando um sistema de laser femtosegundo, a sua caracterização e modelação teórica. Para este fim, desenvolveu-se um modelo numérico com base na teoria dos modos acoplados. Com este modelo pretende-se otimizar o método de fabrico destas redes. O modelo numérico tornou possível a análise do comportamento das redes consoante o comprimento de varrimento que é realizado aquando do fabrico, para vários valores de modulação do índice de refração, assim como para vários modos de propagação da luz na bainha da fibra. A gravação foi desenvolvida no laboratório de nanofotónica e optoelectrónica – I3N no Departamento de Física da Universidade de Aveiro, enquanto que a caracterização das redes foi realizada no laboratório de Componentes Óticos do Instituto de Telecomunicações. O método de fabrico permitiu a inscrição de redes, no entanto, com reprodutibilidade baixa. Apesar disto, os espetros de transmissão de algumas das redes fabricadas foram analisados e foi realizada a caracterização da sensibilidade destas à temperatura e ao deslocamento/deformação obtendo-se sensibilidades entre -19±1 pm/°C e os 111±9 pm/°C e, entre -2,37±0,03 pm/με e -1.53±0,02 pm/με, respetivamente.

The main goal of this dissertation is the fabrication of long period gratings in optical fibre, using a femtosecond laser system, its characterization and theoretical modelling. A numerical model, based on the coupled mode theory was developed and implemented. This model aims to optimize the inscribing technique of this gratings. With the numerical model it was possible to analyse the behaviour of the gratings for different irradiation lengths, refractive index modulation values, as well for various propagation modes of light inside the fibre cladding. The gratings were fabricated in the Nanophotonic and Optoelectronic lab – I3N at the Physics Department of the University of Aveiro, and, its characterization was made at the Telecommunications Institute. The method of fabrication has allowed the inscription of gratings, however, with low reproductivity. Still, the transmission spectra of the fabricated gratings were analysed and its sensibility to temperature and strain was characterized, attaining sensibilities in the range of -19±1 pm/°C to 111±9 pm/°C and, -2,37±0,03 pm/με to -1.53±0,02 pm/με, respectively.