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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Química - IQ; A integridade das rotas ópticas depende da confiabilidade das fibras, que é afetada pelas condições de fabricação das fibras e cabos (matérias primas empregadas na fabricação do vidro e do revestimento e processo de fabricação) e pelas condições de operação da rota (ambiente da rota óptica e as tensões aplicadas durante o lançamento e vida útil). O objetivo deste trabalho é avaliar a degradação dos materiais que compõem as fibras ópticas e as consequências das variações de seus aspectos físico-químicos nas propriedades mecânicas e ópticas das fibras. Para tal foram realizados três tipos de envelhecimento nas amostras: 1 - envelhecimento hidrotérmico (em água deionizada a 85°C por 14, 28 e 49 dias) de amostras com revestimento acrilato e de carbono; 2 - envelhecimento em campo resultante em perda de confiabilidade mecânica e óptica; e 3 - envelhecimento por passagem de 500 mW, sob raio de curvatura de 10mm durante 30 minutos em de amostras com revestimento acrilato e de carbono. Observou-se que para o primeiro método de revestimento, as amostras revestidas têm resistência mecânica mais baixa que as amostras decapadas com H2SO4 a quente...

Este trabalho objetiva o estudo de alguns efeitos não-lineares em fibras ópticas monomodo visando comparação entre eles e possíveis aplicações. A análise é feita a partir de simulações numéricas utilizando o Simulador de Sistemas Fotônicos PcSimFo, desenvolvido pelo Laboratório de Tecnologias Fotônicas da FEEC/UNICAMP. O método numérico de Split-Step Fourier foi utilizado para resolver a Equação Não-Linear de Schrödinger, a qual descreve a propagação dos pulsos ópticos por uma fibra óptica monomodo. Os efeitos não-lineares estudados foram a Instabilidade Modulacional (MI) e a Mistura de Quatro Ondas (FWM). Dentre os resultados numéricos obtidos está a explicação do relacionamento entre a MI e a FWM em fibras ópticas monomodo de dispersãodeslocada, como também proposta de um método para a inibição da MI através do gerenciamento de dispersão cromática da fibra óptica. Além disso, um método para se fazer amplificação óptica é apresentado. Comparando com os amplicadores a fibra dopada com érbio, este método apresenta a grande vantagem de não inserir ruído no sistema óptico. Os resultados obtidos podem apresentar relevância em aplicações como amplificação óptica e conversão de comprimento de onda.; This thesis aims at the study of some nonlinear effects in Monomode Optics Fibers seeking...

O objetivo deste trabalho é a implementação de um método numérico eficiente que viabilize o estudo de efeitos não-lineares em fibras ópticas mono-modo, no software PCSimfo. O método de Split-Step Fourier, escolhido para este propósito, é bastante utilizado para a solução da Equação Não-Linear Generalizada de Schrödinger e está bem descrito na literatura. Entretanto ele recebe algumas críticas quanto à sua justificação física e quanto à escolha de um parâmetro, o passo longitudinal, do qual depende a precisão de seus resultados. Nós elaboramos critérios de validação que implicam a existência de passos mínimo e máximo, a partir dos quais podem ser inferidos os limites de validade física do método e um valor-guia de passo, útil para usuários com pouca experiência em simulações de não-linearidades em fibras. O algoritmo implementado foi extensivamente confrontado com resultados da literatura, com os quais sempre mostrou uma excelente concordância. Como uma aplicação de nossa implementação numérica, nós apresentamos resultados de simulações do PC-Simfo que sugerem que o fenômeno de Mistura de Quatro Ondas pode ser utilizado para multiplexar opticamente dois canais. Esta multiplexação requer que a potência do bit 0 seja deslocada para um valor não-nulo. A co-propagação de canais com codificação OOK modificada por fibras Altamente Não-Lineares gera...

Fizemos o estudo das fibras óticas de silica produ- zidas em nossos laboratórios, bem como de preformas de fibras e de amostras de silica pura, utilizando técnicas de espectroscopia Raman e Infravermelho. Nos estudos de espalhamento Raman , obtivemos os espectros do núcleo das fibras dopado com GeO2(germania), na configuração de espalhamento frontal e retro-espalhamento, fazendo medidas inclusive abaixas temperaturas e com tensão mecânica aplicada à fibra; obtivemos também espectros do núcleo e casca de preforma de fibra, na configuração de espalhamento a 90°. O estudo de Infravermelho incluiu espectros de refletividade e transmissividade da silica pura, assim como a obteção do espectro de absortividade a partir daqueles espectros. Apresentamos uma revisão geral do que já foi feito no assunto, e complementamos nosso trabalho experimental com análises e discussões dos resultados que obtivemos. Os resultados mostram que os dois picos de baixa frequência (60 e 90cm-l) podem ser devidos a modos coletivos de movimento da rêde da silica (translações e vibrações), resultando num par TO-LO como consequência da existência de ordem de longo alcance (muito maior que a ligação Si-O-Si). Fazemos também a extensão deste modelo alternativo para a estrutura do vidro...

Neste trabalho fazemos um estudo de alguns métodos de determinação do perfil de índice de refração em fibras óticas. É dada ênfase especial ao método de campo próximo, em que apresentamos vários resultados de medidas com dois tipos de fibras. É feita uma análise dos fatos que influenciam o método, especialmente de influência dos modos vazantes. São feitas medidads também com as técnicas de Campo Próximo Modificado e Refletividade. Finalmente, são feitas comparações entre os métodos; Not informed

Devido ao grande desenvolvimento tecnológico atual, com conseqüente barateamento de custos, tem se observado uma tendência crescente de digitalização das redes telefônicas nacionais, bem como a utilização de fibras ópticas em locais com grande tráfego telefônico. As grandes cidades brasileiras são potenciais candidatas ao uso de fibras ópticas, e em pouco tempo já deverão apresentar um bom volume de utilização de tais equipamentos. Tornam-se necessários modelos de otimização que permitam orientar a implantação destes equipamentos, de forma a fornecer alternativas econômicas para a utilização de tecnologia digital. Com este objetivo, foi desenvolvido um modelo, originalmente proposto em [1] , e apresentado em detalhes no capítulo 1o II. Verifica-se na sua aplicação que a estrutura de custos para transmissão utilizando fibra óptica apresenta um comportamento não linear, com saltos em valores discretos. Foram estudadas diferentes heurísticas para linearizar esta estrutura, apresentadas no capítulo 111, de forma a se resolver o problema utilizando-se técnicas de programação linear. Em decorrência da modularidade dos equipamentos para transmissão em fibras ópticas, ocorrem situações em que não é utilizada a sua capacidade total. No capítulo IV é estudado este comportamento e são sugeridas medidas para minimizar estas situações. No capítulo V são analisados os efeitos de um barateamento de custo dos equipamentos para transmissão em fibras ópticas. Também são avaliados os resultados obtidos utilizando se diferentes critérios para escolha das Estações (portas) onde devem ser localizados estes equipamentos. Ainda neste capítulo são fornecidos alguns aspectos computacionais visto que ele está voltado para redes telefônicas de grande porte. Foram consideradas neste trabalho redes telefônicas digitais das cidades de São Paulo e Rio de Janeiro; With the recent technological developments and the consequent cost reduction...

Este trabalho descreve o estudo do comportamento da eficiência da Mistura de Quatro Ondas (Four­Wave Mixing - FWM) em sistemas DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) com canais igualmente espaçados e fibras monomodo de dispersão deslocada - DS - em função das diferentes combinações do estado-de-polarização (SOP) dos canais. Simulações numéricas e alguns resultados de experimentos laboratorais mostram boa concordância entre si. Resultados de simulações sistêmicas são apresentados e discutidos. Quando portadoras ópticas de alta potência (maior que 10 dBm) são lançadas em fibras DS longas (acima de 15 km) surgem os produtos de intermodulação pelo processo FWM. A presença deste efeito degrada o desempenho de sistemas DWDM e esforços vêm sendo realizados no sentido de se utilizar técnicas que aliviem estas degradações. A aplicação do método sugerido de combinações do SOP dos canais, para a redução da potência da luz FWM em fibras DS, melhora o desempenho do sistema óptico testado, 8 x 10 Gbps, cujos resultados, em termos do fator Q ou de BER, foram melhores que 8,5 ou 6 x 10-13, respectivamente, para uma potência em cada canal de 0 dBm lançada sobre 65 km; This work describes a study of the Four- Wave Mixing - FWM - efficiency behaviour in Dense Wavelength Division Multiplexing - DWDM - systems with equally spaced channels and Dispersion Shifted fibers - DS - as a function of the combinations of the State-Of-Polarization (SOP) of each channel. A good agreement between numerical simulations and laboratory experiments is observed. These results are presented and discussed. When optical signals...

Neste trabalho apresentamos a proposta e a implementação de um sistema industrial de comunicações por fibras óticas. Descrevemos também as aplicações típicas para o mesmo, justificando sua necessidade e viabilidade. No projeto do sistema descrevemos em detalhes a técnica de multiplexação utilizada definindo seus limites de capacidade e desempenho. Os circuitos eletrônicos desenvolvidos são apresentados em um capitulo de Implementação do sistema. Além disso, o sistema desenvolvido foi completamente caracterizado através de medidas dos dispositivos óticos, do bloco ótico de transmissão e do sistema de multiplexação; Not informed

Este trabalho apresenta estudos de como inserir fluidos (líquidos e gases) em fibras ópticas microestruturadas, especialmente fibras de cristal fotônico, também conhecidas como PCF?s (do inglês Photonic Crystal Fibers). Estas fibras possuem buracos de ar que percorrem todo seu comprimento. Elas podem ser divididas em dois grandes grupos: as de núcleo sólido que guiam luz por reflexão interna total e as de núcleo oco que guiam luz por um mecanismo conhecido como photonic bandgap. Ambos os tipos de fibras permitem várias aplicações em áreas como óptica e fotônica e nos dedicamos aqui à área de sensoriamento a fibra. Nesta área, usamos os microburacos para inserir fluido e dessa maneira manipular as propriedades de guiamento (em fibras de núcleo líquido), deixar a fibra mais sensível a algum parâmetro externo ou para sensoriar o fluido em questão. Nos três casos, precisamos estudar os processos de preenchimentos de fibras microestruturadas. Para este fim, estudamos e desenvolvemos maneiras de inserir fluidos em fibras de núcleos sólidos ou ocos. Usando preenchimento seletivo, produzimos fibras com núcleo líquido, criando uma região de alta interação entre luz e material. Neste trabalho, estudamos diferentes técnicas de preenchimento. A primeira...

A fadiga das fibras ópticas é um dos principais fatores a serem analisados em projetos de cabos Ópticos. Este fenômeno resume-se no crescimento de fissuras através de ataques químicos, sendo os ions da água o principal causador deste crescimento.Vários autores já apresentaram trabalhos sobre o assunto, selecionando previamente as amostras mais resistentes e extrapolando lineannente estes dados para tempos altos (20 anos) e tensões pequenas. Questionando este procedimento, nós elaboramos um experimento que não selecionou previamente as amostras, de forma a dividir o conjunto de dados em grupos de amostras fracas, médias e mais resistentes. De posse destes dados, podemos estabelecer uma comparação da relação tensão versus tempo para os três conjuntos de dados e verificar se mantém a linearidade da curva de fadiga para tempos altos; Fatigue of optical Fibers is one of the factors that should be analysed in a optical cable project. This phenornenon can be resumed in the grow of flaws, through chemical attack. Ions of water are mainly responsible for this processo. Several papers on the subject are presently available, where the authors are dealing wi th the case of high strength samples. They extrapolate linearly their data to long times (twenty years) and low stress. Contrary to this procedure we perfonn an experiment...

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010; Neste trabalho foi produzida uma argamassa translúcida mediante adição de fibras óticas plásticas ou poliméricas (FOP) fabricadas com poliestireno (PS). Foram moldados corpos de prova prismáticos com dimensões (40x40x160cm) e deles extraídas placas com dimensões (10x40x160cm) avaliando-se a vulnerabilidade das fibras frente à ação dos álcalis presentes na matriz de cimento Portland hidratado e a influência em algumas propriedades físico-mecânicas como absorção de água por imersão, resistência à tração na flexão, condutividade térmica e transmitância. A resistência mecânica foi avaliada aos 28, 90 e 120 dias de idade. As placas foram submetidas a envelhecimento acelerado (ciclos de secagem/molhagem, sala com temperatura e umidade controlada, intempérie e imersão parcial em água), durante períodos de 60 e 90 dias, com o objetivo de avaliar a possível degradação das fibras na matriz cimentícia. A transmitância das placas foi avaliada antes e depois da exposição nos ambientes. FOP foram imersas em solução saturada de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e solução de Lawrence por um período de 120 dias e mantidas em estufa e na sala climatizada a temperaturas de 50ºC e 23ºC...

In this thesis we perform a detailed analysis of the state of polarization (SOP) of light scattering process using a concatenation of ber-coil based polarization controllers (PCs). We propose a polarization-mode dispersion (PMD) emulator, built through the concatenation of bercoil based PCs and polarization-maintaining bers (PMFs), capable of generate accurate rst- and second-order PMD statistics. We analyze the co-propagation of two optical waves inside a highbirefringence ber. The evolution along the ber of the relative SOP between the two signals is modeled by the de nition of the degree of co-polarization parameter. We validate the model for the degree of co-polarization experimentally, exploring the polarization dependence of the four-wave mixing e ect into a ber with high birefringence. We also study the interaction between signal and noise mediated by Kerr e ect in optical bers. A model accurately describing ampli ed spontaneous emission noise in systems with distributed Raman gain is derived. We show that the noise statistics depends on the propagation distance and on the signal power, and that for distances longer than 120 km and signal powers higher than 6 mW it deviates signi catively from the Gaussian distribution. We explore the all-optical polarization control process based on the stimulated Raman scattering e ect. Mapping parameters like the degree of polarization (DOP)...

Os sistemas de comunicações óticas têm evoluído rapidamente e, como consequência, a potência dos sinais óticos propagados na fibra tem vindo a aumentar. A propagação de sinais de elevada potência pode resultar na degradação e/ou destruição da fibra ótica. O presente trabalho tem como objetivo o estudo do impacto da propagação de sinais óticos com elevadas potências na degradação e redução do tempo de vida útil das fibras óticas. Estudou-se este tipo de degradação das fibras óticas a dois níveis: degradação do revestimento de fibras sujeitas a curvaturas apertadas e ignição e propagação do efeito rastilho que leva a destruição da fibra ótica. Para a concretização deste estudo, caracterizou-se experimentalmente o aumento de temperatura no revestimento de fibras óticas sujeitas a curvaturas de diâmetro reduzido e na presença de sinais com elevada potência. Tendo-se desenvolvido um modelo analítico para descrever o aquecimento do revestimento da fibra. No âmbito do efeito rastilho em fibra ótica, estudou-se experimentalmente, em diversos tipos de fibra, as principais propriedades deste fenómeno, nomeadamente, a potência ótica de limiar necessária para a sua ignição e propagação, a velocidade de propagação e as características da cadeia de bolhas formada no núcleo da fibra ótica durante a propagação deste efeito. Desenvolveu-se...

As comunicações quânticas aplicam as leis fundamentais da física quântica para codificar, transmitir, guardar e processar informação. A mais importante e bem-sucedida aplicação é a distribuição de chaves quânticas (QKD). Os sistemas de QKD são suportados por tecnologias capazes de processar fotões únicos. Nesta tese analisamos a geração, transmissão e deteção de fotões únicos e entrelaçados em fibras óticas. É proposta uma fonte de fotões única baseada no processo clássico de mistura de quatro ondas (FWM) em fibras óticas num regime de baixas potências. Implementamos essa fonte no laboratório, e desenvolvemos um modelo teórico capaz de descrever corretamente o processo de geração de fotões únicos. O modelo teórico considera o papel das nãolinearidades da fibra e os efeitos da polarização na geração de fotões através do processo de FWM. Analisamos a estatística da fonte de fotões baseada no processo clássico de FWM em fibras óticas. Derivamos um modelo teórico capaz de descrever a estatística dessa fonte de fotões. Mostramos que a estatística da fonte de fotões evolui de térmica num regime de baixas potências óticas, para Poissoniana num regime de potências óticas moderadas. Validamos experimentalmente o modelo teórico...

Este trabalho focou-se no estudo do impacte das condições ambientais, de instalação e de utilização na degradação da fibra ótica, que frequentemente resultam na redução do desempenho das fibras óticas. Entre este fatores, foram estudados os efeitos de ambientes agressivos para o revestimento da fibra, nomeadamente no tempo de vida e resistência. Foi também estudado o efeito da propagação de sinais óticos de elevadas potências em curvaturas apertadas e a sua influência na degradação do desempenho da fibra ótica. Ainda neste âmbito, foi também estudado o desempenho de fibras óticas insensíveis a curvtura e fibras dopadas com Érbio, sendo analisada a dinâmica do efeito rastilho nestas fibras. Como parte integrante das redes óticas, os conetores óticos são de extrema importância na sua estrutura. O seu desempenho será refletido na qualidade do serviço da rede, e por isso é determinante estudar os fatores que contribuem para a sua degradação e mau funcionamento. Assim, este trabalho apresenta um estudo do comportamento de conetores óticos perante situações de mau manuseamento (como são limpeza insuficiente e degradação física da face final). Em adição foi também dado ênfase à reutilização de fibra danificada pelo efeito rastilho no desenvolvimento de sensores...

This work describes the production of fiber Bragg gratings and long period gratings in optical fibers and their characterization as sensors devices in the detection of hydrocarbons that flow in pipelines, as well as its temperature measurement. The work was accomplished at Laser Laboratory of UTFPR. The long period gratings were produced using the point-to-point electric arc discharge technique from a splice machine and characterized as refractive index sensors of the fiber surroundings. The characterization was accomplished using different samples of alcohol, gasoline, turpentine, thinner, kerosene and naphtha. The biggest wavelength shift presented by the grating was 15.57 nm in the presence of the kerosene. The average refractive index grating sensitivity was 2.6x10-6 pm-1 in the range from 1.432 (thinner) to 1.448 (kerosene). This sensitivity relates to a smallest refractive index variation of 2.6x10-5 that can be measured, for an optical spectrum analizer with wavelength precision of ± 5 pm. The response time of the sensor was 3 seconds for the different samples used. The fiber Bragg gratings were characterized as temperature sensor devices of the samples. The gratings were produced both in SMF hydrogenated and photosensitive fibers...

This work shows the implementation of a writing system for long-period gratings production, by using a side point-by-point ilumination with ultraviolet light, at Laser Laboratory in UTFPR. Gratings were written in optical fibers with a Nd: YAG laser operating at 266 nm. The spectral evolution of gratings was analyzed both during and after the writing process, along time intervals from 1 to 595 hours. The gratings were submitted to several characterizations aiming its application in physicochemical parameters sensing. For the assessment of gratings sensitivity to the external medium refractive index, fluid samples with refractice indices ranging from 1,0000 to 1.4315 were used. Changes of thermal sensitivity from negative do positive values were quantified, for temperature variations up to 24°C, with behaviours transitioning from linear to nonlinear, depending on the refractive index of external medium. For the studies of sensitivities of longitudinal strain, the analyzed grating showed a low sensitivity value of -0,19±0,15 pm/µe in the range between 0 to 125 µe. A thermal characterization of the produced devices was carried out with a thermo element Peltier and with a laboratory furnace. For the Peltier the gratings were submitted to thermal cycles from -1...

This work presents results regarding pré-treatment optical fibers and / or post-treatment of Bragg gratings in order to stabilize and ensure the operational of such gratings for long periods at temperatures form 300 °C to 800 °C. Results of the growth of fiber optic gratings in standard G-652 with nominal diameter and in fiber tapers, as well as gratings recorded in optical fibers preheated by propane-butane flame, showed increased efficiency in the recording, related to the shrinking of the fiber diameter or to the pre-heating. Strong gratings, presumably of type IIA produced in non-hydrogenated G-652 fibers, showed expected survival time of approximately 17000 hours operating at 400 ºC and 3000 hours operating at 600 °C. The regenerated Bragg gratings produced on G-652 hydrogenated fiber and on photosensitive fibers showed regeneration efficiency proportional to the length and saturation of the seed grating. Regenerated Bragg gratings presented expected survival time of about 5600 hours at 600 °C and no survival for long duration intervals when operating at temperatures equal or above the regeneration temperature. Heat treatment cycles to stabilize IIA gratings are described. Results for thermal sensitivity of the Bragg gratings showed no hysteresis in heating-cooling cycle. A solution for encapsulation of the Bragg gratings through the use of alumina ceramic tube was satisfactory tested in the regions mentioned temperature...

Optical sensors based on Fiber Bragg Gratings technologies are becoming a mature technology and starting to com now in the industrial area. To make this possible this technology need to be adapted to be easily integrated in the existing industrial systems. Based on this considerations, this research presents the development of a computational tool for two Fiber Bragg Gratings interrogation technologies. In addition to acquiring data from the interrogator the computational tool is intended to process the data, and this makes necessary to develop a peak detection algorithm. This work also presents the results obtained by comparing the commercial software’s of each interrogation system to the computational toll developed during this research.; Sensores óticos baseados em redes de Bragg em fibras óticas estão se tornando uma tecnologia madura e ganhando espaço nas indústrias das mais diversas áreas. Para tal, essa tecnologia deve estar adaptada para ser integrada facilmente ao meio industrial. Com base nisso esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para duas tecnologias de interrogação de sensores baseados em Redes de Bragg em fibras óticas (FBGs). Além de adquirir os dados dos interrogadores a ferramenta computacional tem por objetivo processar os dados...

Optical coherence tomography is a high-resolution and non invasive technique that allows constructing three-dimensional images in real time and in vivo, with applications mainly in medicine. However, industrial applications of the OCT are promising although underexploited. This work presents a time domain optical coherence tomography system to characterize photorefractive devices in optical fibers. These devices are produced by the Grupo de Dispositivos Fotônicos e Aplicações at UTFPR for applications in the sensing area. The characterization of such devices is an important issue to improve the production process. The main advantage of OCT is the possibility to obtain high- resolution images and analyze qualitative and quantitatively parameters like refractive index and the modulation period of devices. We developed the mechanical parts of the system and the software for control and acquisition data in LabVIEW language. The software commands motors movements and collect data of the acquisition system. The results demonstrate the viability of the built system, enabling the visualization of the long period grating recorded with electric arc. Refractive index measurements of crystals were done, which obtained values are in good agreement with literature. Due the high sensitivity of the system it is possible to identify interfaces of a multimode optical fiber (in this case the core diameter is bigger than the system resolution) and the various interfaces – core...