Fibra óptica com perfil D : fabricação e aplicações em sensoriamento

Abstract

Esta Tese apresenta um processo de fabricação de perfil D em fibras ópticas e suas aplicações em sensoriamento. A técnica de polimento empregada resultou na fabricação de fibras ópticas de perfil D com diferentes valores rms de rugosidade de superfície, que são os valores de altura média quadrática que caracterizam a superfície rugosa. Essas fibras foram usadas em um sensor de índice de refração. Os resultados obtidos com esse sensor, fazendo uso de uma fibra de perfil D com baixo valor rms de rugosidade, apresentam comportamento semelhante ao observado para uma fibra de perfil D de uso comercial. Os resultados obtidos para o sensor à base de fibras de perfil D rugoso indicam que a rugosidade de superfície contribuiu positivamente para a resposta do sensor de índice de refração, mostrando que, com uma estrutura simples, é possível obter um sensor com figuras de mérito semelhantes às exibidas por elementos sensores com estruturas mais complexas, descritos na literatura. A rugosidade de superfície das fibras de perfil D foi caracterizada a partir de imagens de microscopia óptica, que permitiram obter suas representações topológicas e seus valores rms. Um modelo computacional, que aproxima a rugosidade por um fractal de ordem três, foi implementado no COMSOL Multiphysics, para complementar as análises dos resultados experimentais. Dois tipos de sensores de corrosão à fibra de perfil D também são propostos e implementados no COMSOL. Os resultados da modelagem computacional mostram que, com uma arquitetura simples, é possível construir um sensor de corrosão com duas faixas de detecção e, com uma arquitetura complexa, é possível construir um sensor de corrosão com cinco faixas de detecção, em que ambos permitem medir a taxa de corrosão. O desempenho desses sensores é comparado ao de outros sensores da literatura e apresentam vantagens, devido suas amplas faixas de detecção para a corrosão.