Sensor óptico em fibra multimodo baseado em ressonância de plásmons de superfície

Abstract

Este trabalho tem como objetivo o estudo teórico e experimental do fenômeno de ressonância de plásmons de superfície (RPS) em fibras ópticas multimodo e sua aplicação no desenvolvimento de sensores a fibra. Apresenta-se inicialmente uma revisão da teoria de oscilações de plásmons de superfície, que inclui as condições necessárias e as configurações experimentais clássicas para observação dessas oscilações. Em seguida são apresentadas configurações descritas na literatura para a excitação de plásmons de superfície fazendo uso de fibras ópticas. Um modelo teórico para a distribuição de luz irradiada por uma fibra óptica multimodo parcialmente metalizada é revisado e comentado. Na parte experimental do trabalho, foi montado um sistema de iluminação e detecção óptica para medição precisa da distribuição de luz irradiada por uma fibra óptica. Um programa desenvolvido com interface gráfica compatível com o ambiente Windows© permite o tratamento automatizado das imagens gravadas e extração de parâmetros característicos da fibra sob teste. Com esse sistema foi possível realizar a observação experimental inédita do efeito de ressonância de plásmons de superfície na luz irradiada de fibras multimodo parcialmente metalizadas. A aplicabilidade do efeito no desenvolvimento de sensores foi testada na medição da concentração de sal de soluções aquosas, quando ficou demonstrado que a estratégia de detecção proposta pode atingir um aumento de sensibilidade de até dez vezes aquela obtida por meio de esquemas convencionais de detecção do efeito de RPS em fibras multimodo