Produção e caracterização de micro-fibras ópticas

Abstract

Nesta dissertação são abordados vários aspectos relacionados com microfibras ópticas. É descrita a propagação de um campo óptico numa micro-fibra óptica. Resolve-se a equação de dispersão para uma micro-fibra óptica e verifica-se que esta pode suportar mais que um modo guiado. São calculados os índices de refracção efectivos para os primeiros cinco modos guiados numa microfibra óptica. É também discutido o acoplamento modal nestas estruturas ópticas e como este pode descrever a transmitância destas. Calculou-se o raio do modo, o coeficiente não linear e a dispersão das micro-fibras em função do raio da bainha destas. Descreve-se o sistema experimental desenvolvido para a produção de microfibras, assim como as limitações deste, e de que forma estas foram ultrapassadas. Enumeram-se todos os cuidados a ter antes, durante e após a produção das micro-fibras ópticas. Por fim, as micro-fibras óptica produzidas são caracterizadas, mede-se o raio destas, testando a precisão do sistema experimental desenvolvido. O acoplamento modal é observado ao longo do processo de produção, assim como no espectro de transmissão da micro-fibra produzida. É também estimado o coeficiente não linear das micro-fibras produzidas através do processo estimulado de mistura de quatro ondas.

This dissertation addressed various aspects related to optical microfibers. The propagation of an optical field in a microfiber is described. The dispersion equation for a microfiber is solved, and it is found that it can support more than one guided mode. The effective refractive indices are calculated for the first five guided modes in a microfiber. The modal coupling is discussed in these optical structures and how the transmittance can be described for these. The radius of the mode, the nonlinear coefficient and dispersion of microfibers are calculated in order to cladding radius. The experimental system developed for the production of microfibers is described, as well the limitations of this, and how these were overcome. We explain the precautions before, during and after production of optical microfibers. Finally, the optical microfibers are characterized, the diameters are measured testing the accuracy of the experimental system developed. The modal coupling is observed during the production process, as well the transmission spectrum. The nonlinear coefficient of the microfibers produced is estimated through the process of stimulated four wave mixing.