Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo

Abstract

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de dois dispositivos sensores à base de fibra óptica, um para monitorar corrosão usando uma estrutura com dupla camada metálica na faceta da fibra, o outro para detectar variações de índice de refração usando uma cascata de dispositivos com base em estruturas de fibra heteronúcleo, que funcionam de forma independente, e são interrogados em diferentes comprimentos de onda. Realizamos a caracterização dos dispositivos através de simulações computacionais. Os resultados das simulações são comparados com os resultados experimentais. Fizemos a caracterização experimental dos dois dispositivos sensores. Para o sensor de corrosão, a região de detecção está localizada em uma extremidade da fibra. Os sensores foram fabricados depositando filmes finos metálicos na faceta clivada da fibra óptica usando o método de sputtering. Mostramos que o uso de uma bicamada metálica como transdutor, ao invés de uma monocamada, melhora o intervalo de medição do sensor (20 ± 1 nm) e fornece informações sobre a taxa de corrosão desde o início do processo corrosivo. No segundo dispositivo, demonstramos sensores de índice de refração baseados na cascata de estruturas heteronúcleo usando fibras ópticas multimodo e sem núcleo em sequência. O dispositivo sensor é projetado para ter ressonâncias em diferentes comprimentos de onda usando diferentes comprimentos da região de detecção. Para os experimentos, as duas regiões do sensor são expostas a líquidos com diferentes índices de refração (IR). Para o comprimento de inserção de fibra heteronúcleo de 45 mm, o vale de transmissão é centrado em 1082,5 nm. Para a estrutura heteronúcleo de 30 mm de comprimento, o vale é centrado em 1599,7 nm. As sensibilidades do sensor são de até -476 dB/UIR e 270 nm/UIR. A resolução dos dispositivos é estimada em 2 × 10−5 UIR.