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Optical fibers on medical instrumentation: a review

Carmo, J.P.; Ribeiro, J.E.
Fonte: IGI Global Publicador: IGI Global
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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679.2119%
This paper provides a revision with the state-of-the-art related to the use of optical fiber sensors on medical instrumentation. Two types of optical fiber sensors are the focus of review: conventional optical fibers for communications and fiber Bragg gratings (FBGs).

Birefringence enhancement by using D-shaped microstructured optical fibers

SPADOTI, Danilo H.; BORGES, Ben-Hur V.; ROMERO, Murilo A.
Fonte: IOP PUBLISHING LTD Publicador: IOP PUBLISHING LTD
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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679.4469%
In this study, a detailed numerical investigation is presented, seeking to enhance the birefringence effect by using D-shaped microstructured optical fibers (MOFs). We studied a D-shape core geometry associated with three different air-hole configurations: circular and elliptical, aligned with either the x-direction or the y-direction. Results have shown that ultrahigh birefringence MOFs, with B values of the order of 10(-2) for a wide range of wavelengths, can be obtained. The highest birefringence B was equal 3.97 x 10(-2), a value found for a D-MOF (circular holes) at 1550 nm. To the best of our knowledge, this is the highest theoretical value in the published literature.; State of Sao Paulo Research Foundation (FAPESP); National Council for Scientific and Technological Development (CNPq); Brazilian Federal Agency for Support and Evaluation of Graduate Education (CAPES); GIGA Project; Dr John Canning, from the University of Sydney, Australia

Study of the glass transition temperature of as-s glasses for the fabrication of chalcogenide optical fibers

Skripachev, Igor V.; El-Amraoui, Mohamed; Messaddeq, Younes; Santagneli, Silvia H.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 256-265
ENG
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684.69375%
Values of glass transition temperature (Tg) and of linear expansion coefficient (α) for Asx S100-x glasses were measured in the range of concentrations 35 × 42. Because of the importance of the glass formation region 35 × 42 for the optical fibers elaboration, special attention was made on high-pure Asx S100-x glasses. For the glass in the range of 35 × 38, we measure Tg with the interval of x equal to 1 at.% of arsenic. We also measured the Tg values with the interval of x equal to 0.5 at.% of As. We obtained nonlinear behavior of Tg, reflecting the change in molecular composition of As-S glass in the glass composition range studied. The control of such parameters is important to produce optical fibers with specific numerical aperture. © 2013 The American Ceramic Society and Wiley Periodicals, Inc.

Modelagem da propagação não linear em fibras ópticas : sistemas de transmissão de dados e amplificadores paramétricos; Modeling non linear propagation in optical fibers : data transmission systems and optical parametric amplifiers

Andres Anibal Rieznik
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 31/03/2008 PT
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679.6547%
Apresentamos métodos para a otimização das simulações da propagação não linear da luz em fibras ópticas a través do Método de Split-Step Fourier (SSFM). Os dois efeitos considerados na modelagem da propagação são a dispersão e o efeito Kerr instantâneo. Estudamos tanto as equações acopladas considerando os dois modos principais de polarização quanto as equações escalares, estas últimas aplicáveis em situações em que o campo pode ser considerado um escalar, como em fibras isotrópicas com todos os campos linearmente polarizados e paralelos. Mostramos que o método que propomos para resolver as equações escalares é ordens de grandeza mais rápido do que outros métodos apresentados recentemente na literatura científica na modelagem de sistemas de transmissão de dados. No caso das equações acopladas, mostramos que o método proposto fornece resultados acurados na modelagem de amplificadores paramétricos e o utilizamos para validar um modelo analítico de seis ondas que nós mesmos desenvolvemos. Também utilizamos o método proposto para as equações acopladas para estudar o impacto das variações aleatórias da birrefringência sobre o ganho de amplificadores paramétricos, mostrando a importância da modelagem realista destas flutuações. Todos os códigos desenvolvidos são disponibilizados e distribuídos sob uma licença do tipo de software livre através de um portal criado na internet especialmente para esse fim.; We introduce optimized models and algorithms for the simulation of non linear propagation in optical fibers using the split-step Fourier Method (SSFM). Dispersion and the Kerr effect are the two main effects considered in the simulations. We study the coupled equations...

Fibras opticas com perfis otimizados para amplificadores parametricos; Optical fibers with optimized profiles for parametric amplifiers

Lucas Heitzmann Gabrielli
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 29/01/2009 PT
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681.29516%
A proposta deste trabalho é projetar perfis de fibra óptica para uso em amplificadores paramétricos que, além de apresentarem uma banda larga, sejam também robustos em relação à fabricação. Implementamos um método eficiente de solução modal para fibras ópticas com perfis multicamadas para calcular a dispersão da fibra. Através de um algoritmo genético padrão, otimizamos os perfis para posicionar os zeros de dispersão no centro da banda de amplificação desejada e tornálos robustos a deformidades geométricas. Por fim, avaliamos o desempenho dos perfis obtidos comparando-os a perfis mais usuais na construção de amplificadores. Incluímos um modelo de flutuações nos parâmetros de fabricação das fibras para efetivamente demonstrar a evolução na robustez dos perfis otimizados. As avaliações foram feitas com base em dois métodos: o modelo de quatro ondas; e o SSFM (Split-Step Fourier Method), utilizado para validar o primeiro. Como resultados apresentamos: (a) perfis de fibras com propriedades otimizadas na construção de amplificadores paramétricos; e (b) dados estatísticos de nossos modelos sobre o efeito de flutuações geométricas na fabricação das fibras, e também, sobre o desempenho de amplificadores paramétricos; The proposal of this work is to design optical fiber profiles for parametric amplifiers both wideband...

Interação laser-ruído em fibras ópticas no regime pulsado : aplicação na construção de mapas de dispersão de alta ordem; Pulsed laser-noise interaction in optical fibers : application in maps of high-order dispersion

Juan Andrés Castañeda Tutestar
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/01/2011 PT
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673.9651%
Estudamos a interação entre laser e ruído em fibras ópticas, sua dependência com dispersão cromática e sua aplicação para caracterizar flutuações dos parâmetros de dispersao ao longo da fibra. A interacao é governada pela polarização não-linear de terceira ordem e, nesta tese, consideramos especificamente o processo de mistura de quatro ondas ou FMW (de Four-Wave Mixing) descrito por termos de ordem cúbica na amplitude do campo elétrico aplicado. Em particular, nós estamos interessados em termos que são lineares na amplitude do laser e quadraticos na do ruído. Devido a este processo, são geradas novas ondas que apresentam picos bem definidos no espectro e muito sensíveis aos parâmetros de dispersão de alta ordem (até quarta ordem e demonstrada nesta tese). Medidas com pulsos de curta duração (~ 100 ps para o laser e ~ 40 ps para o ruído em nossos experimentos) nos permitem caracterizar como os parâmetros de dispersão variam ao longo da fibra com boa resolução espacial (< 1 km). Apresentamos também uma resolução numérica das equações exatas para determinar como os parâmetros de dispersão, em fibras de perfil de índice degrau, dependem do raio do núcleo da fibra. Encontramos que variações de 0.1 µm (± 1%) do raio do núcleo da fibra produzem mudancas no comprimento de onda de dispersão nula (?0) e no pico de FWM (?FWM) que são consistentes com os resultados experimentais. Também verificamos a existencia de um valor do raio do núcleo da fibra o qual oferece propriedades de dispersao robustas para processos paramétricos. Este trabalho visa contribuir para a compreensão dos processos nao-lineares e campos estocásticos e...

Single-photon source using stimulated FWM in optical fibers for quantum communication

Almeida, Álvaro J.; Silva, Nuno A.; Muga, Nelson J.; Pinto, Armando N.
Fonte: International Society for Optical Engineering Publicador: International Society for Optical Engineering
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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776.3867%
A single-photon source based on the stimulated four-wave mixing (SFWM) process in optical fibers is presented. At the output of the source, the state of polarization (SOP) of the photons can be adjusted in order to obtain any linear polarization. A theoretical model to describe the average photon counts recorded in the avalanche photodiodes (APDs) is presented. The experimental results show an accurate detection of two non-orthogonal linear SOPs after propagation through a 60 km quantum channel, and good agreement with theory. This source, operating in a low power regime, can be used for quantum key distribution (QKD) using polarization-encoding in quantum communications.

Theoretical study of liquid-immersed exposed-core microstructured optical fibers for sensing

Warren-Smith, S.; Afshar Vahid, S.; Monro, T.
Fonte: Optical Soc Amer Publicador: Optical Soc Amer
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2008 EN
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781.8685%
The absorption and fluorescence sensing properties of liquid-immersed exposed-core microstructured optical fibers are explored for the regime where these structures act as supported nanowires with direct access to the sensing environment. For absorption-based sensing we demonstrate that the amount of power propagating in the sensing region of the exposed-core fiber can compete with that of traditional MOFs. For fluorescence-based sensing, we see that in addition to the enhanced fluorescence capture efficiency already predicted for small-core, high refractive index contrast fibers, an improvement of up to 29% can be gained by using liquid-immersed exposed-core fibers. Additionally, calculation of the losses associated with interfaces between filled and unfilled sections predict significant benefit in using high refractive index substrate glasses for liquid-immersed exposed-core fiber sensing. This work demonstrates that, for fiber dimensions of interest, the exposed-core fiber is an attractive new sensor technology.

Enhanced fluorescence sensing using microstructured optical fibers: a comparison of forward and backward collection modes

Afshar Vahid, S.; Ruan, Y.; Warren-Smith, S.; Monro, T.
Fonte: Optical Soc Amer Publicador: Optical Soc Amer
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2008 EN
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776.3867%
A general model of excitation and fluorescence recapturing by the forward and backward modes of filled microstructured optical fibers (MOFs) is presented. We also present experimental results for both backward and forward fluorescence recapturing within a MOF as a function of fiber length and demonstrate a good qualitative agreement between the numerical model and experimental results. We demonstrate higher efficiency of fluorescence recapturing into backward modes in comparison with that of forward modes.

Design and optimization of fiber optical parametric oscillators for femtosecond pulse generation

Zhang, W.; Sharping, J.; White, R.; Monro, T.; Afshar Vahid, S.
Fonte: Optical Soc Amer Publicador: Optical Soc Amer
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2010 EN
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673.9014%
In this paper, we use a genetic algorithm and pulse-propagation analysis to design and optimize optical parametric oscillators based on soft-glass microstructured optical fibers. The maximum parametric gain, phase-match, walk-off between pump (1560 nm) and signal (880 nm) pulses, signal feedback ratio and signal-pump synchronization of the cavity are optimized. Pulse propagation analysis suggests that one can implement a fiber optical parametric oscillator capable of generating approximately 200-fs pulses at 880 nm with 43% peak-power conversion, high output pulse quality (time-bandwidth product approximately 0.43) and a wavelength tuning range that is limited only by the glass transmission windows.; Wen Qi Zhang, Jay E. Sharping, Richard T. White, Tanya M. Monro, and Shahraam Afshar V.

Light confinement within nanoholes in nanostructured optical fibers

Ruan, Y.; Ebendorff-Heidepriem, H.; Afshar Vahid, S.; Monro, T.
Fonte: Optical Soc Amer Publicador: Optical Soc Amer
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2010 EN
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678.0271%
We report fabrication of the lead silicate microstructured fibers (MOFs) with core holes as small as 20 nm, the smallest holes fabricated within the core of an optical fiber to date. We show that light confinement and average mode intensity within such holes are strongly dependent on the hole size. Light confinement within 80 nm and 250 nm core hole within the fabricated MOFs has been experimentally characterized using Scanning Near-field Optical Microscopy (SNOM).; Yinlan Ruan, Heike Ebendorff-Heidepriem, Shahraam Afshar and Tanya M. Monro

Suspended core optical fibers for biological applications using UV wavelengths

Warren-Smith, S.; Nie, G.; Kobelke, J.; Kostecki, R.; Salamonsen, L.; Monro, T.
Fonte: SPIE Publicador: SPIE
Tipo: Conference item
Publicado em //2012 EN
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677.2331%
We have demonstrated the use of suspended core optical fibers as dip sensors for biological applications based on fluorophores operating at UV wavelengths for the first time. In this paper, we have demonstrated the use of suspendedcore fibers to measure the fluorescence of 7-Amino-4-methylcoumarin (AMC), which is used as the transduction for the standard enzyme activity assay of PC6, a biomarker of women’s uterine fertility. Concentrations down to 500 nM have been measured using a 2.1 μm core diameter fiber.; http://www.ofs-22.org/site/; S. C. Warren-Smith, G. Nie, J. Kobelke, R. Kostecki, L. A. Salamonsen, T. M. Monro

Molecular beacons immobilized within suspended core optical fiber for specific DNA detection

Nguyen, V.; Warren-Smith, S.; Cooper, A.; Monro, T.
Fonte: Optical Soc Amer Publicador: Optical Soc Amer
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2012 EN
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672.71664%
We propose and experimentally demonstrate a new class of sensor for specific DNA sequences based on molecular beacons (MB) immobilized on the internal surfaces of suspended core optical fibers (SCF). MBs, a type of hairpin structured DNA probe, are attached on the surface of the SCF core using a fuzzy nanoassembly process used in conjunction with a biotin-streptavidin-biotin surface attachment strategy. The proposed DNA sensor detects complementary DNA sequences (cDNA) while discriminating sequences differing from the target by just one base. This enables the detection of DNA in unprecedentedly small sample volumes (nL scale) and is, to the best of our knowledge, the first specific DNA detection using a DNA probe immobilized within a microstructured optical fiber.; Linh Viet Nguyen, Stephen C. Warren-Smith, Alan Cooper, and Tanya M. Monro

Identification and quantification of explosives in nanolitre solution volumes by Raman spectroscopy in suspended core optical fibers

Tsiminis, G.; Chu, F.; Warren-Smith, S.; Spooner, N.; Monro, T.
Fonte: Molecular Diversity Preservation International (MDPI) Publicador: Molecular Diversity Preservation International (MDPI)
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2013 EN
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673.9651%
A novel approach for identifying explosive species is reported, using Raman spectroscopy in suspended core optical fibers. Numerical simulations are presented that predict the strength of the observed signal as a function of fiber geometry, with the calculated trends verified experimentally and used to optimize the sensors. This technique is used to identify hydrogen peroxide in water solutions at volumes less than 60 nL and to quantify microgram amounts of material using the solvent’s Raman signature as an internal calibration standard. The same system, without further modifications, is also used to detect 1,4-dinitrobenzene, a model molecule for nitrobenzene-based explosives such as 2,4,6-trinitrotoluene (TNT).; Georgios Tsiminis, Fenghong Chu, Stephen C. Warren-Smith, Nigel A. Spooner and Tanya M. Monro

In situ refraction index of liquid measurement using polymer optical fibers

Lomer Barboza, Mauro Matías; Zubia Zaballa, Joseba Andoni; Conde Portilla, Olga María; Mirapeix Serrano, Jesús María; Cubillas de Cos, Ana María; López Higuera, José Miguel
Fonte: SPIE Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers Publicador: SPIE Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers
Tipo: info:eu-repo/semantics/conferenceObject; publishedVersion
ENG
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671.0762%
A device for the measure of index of refraction of liquids in situ based on polymer optical fibers (POFs) was demonstrated. It consists in a sensor head of three passive POFs where two are coupled to two detectors and an electronic unit for the differential measure of signals. A differential operating principle is utilized to reduce noise such as light intensity fluctuation. The device was successfully checked measuring refraction index changes of the water with different concentrations of sugar, salt and alcohol.

High resolution method for measuring Brillouin spectrum scattering in special optical fibers

Galíndez Jamioy, Carlos Augusto; Madruga Saavedra, Francisco Javier; López Higuera, José Miguel
Fonte: SPIE Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers Publicador: SPIE Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers
Tipo: info:eu-repo/semantics/conferenceObject; publishedVersion
ENG
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782.4799%
An experimental setup and a method to obtain the Brillouin scattering spectrum (BSS) out of optical fibers are proposed. The setup is described and experimentally validated by developing the measurement of the Brillouin spectral distribution of a birefringent microstructuted optical fiber. The setup here proposed is based on a Brillouin ring cavity that uses the fiber under test as the active medium. The measurements are obtained in base band by beating the Stokes wave with a reference wave that is taken from the optical pump. The data can be obtained with high resolution frequency.

Modelagem optomecânica de fibras ópticas microestruturadas; Opto-mechanical modeling of microstructured optical fibers

Iury Zottele Medeiros
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/01/2012 PT
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676.3867%
Atualmente as fibras ópticas microestruturadas (FOMs) estão sendo cada vez mais exploradas por possuírem geometricamente um maior grau de liberdade em seu projeto, além da possibilidade do uso de materiais não usados em fibras convencionais, proporcionando características ópticas antes inalcançáveis. Sendo assim, através do uso do programa para obtenção de modos de propagação pelo método dos elementos finitos totalmente vetorial disponível no grupo do Prof. Dr. Hugo E. H. Figueroa, foram apresentadas técnicas de simulação em FOMs multimodais, as quais foram implementadas em FORTRAN e adicionadas ao programa principal. Neste trabalho também foi estudado os esforços mecânicos gerados pelo o uso de diferentes materiais na constituição da FOM em seu processo de fabricação. Tais esforços são conhecidos como tensão residual térmica e proporcionam variações anisotrópicas dos índices de refração dos meios que compõem as FOMs. Primeiramente o cálculo das tensões residuais foi feito analiticamente para uma geometria generalizada de FOM, e então tratando-as como uma pertubação no modo propagante analisado anteriormente pelo programa de análise modal. Por ultimo foi implementado um código para o cálculo estimativo da birrefringência de fase e de grupo levando em conta os esforços mecânicos induzidos no processo de fabricação...

Dispersion Characteristics of Segmented Optical Fibers

Schneider, Vitor M; Hattori, Haroldo
Fonte: Optical Society of America Publicador: Optical Society of America
Tipo: Artigo de Revista Científica
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683.509%
A direct scalar two-dimensional routine based on the method of lines is implemented to analyze the dispersion characteristics of segmented fibers. In this kind of structure, dispersion control in a simple profile is achieved by variations in the filling r

Mapas de dispersión cromática en fibras ópticas monomodo; Chromatic dispersion mapping in single-mode optical fibers

González Herráez, Miguel; Corredera Guillén, Pedro; Hernanz, María Luisa; Thévenaz, Luc; Méndez, José Antonio; Martín López, Sonia
Fonte: Sociedad Española de Óptica Publicador: Sociedad Española de Óptica
Tipo: Artículo Formato: 421963 bytes; application/pdf
SPA
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679.6547%
[ES] La transmisión de solitones en fibras ópticas aparece fuertemente afectada enpresencia de variaciones aleatorias de dispersión cromática. Presentamos dosmétodos originales para la medida distribuida de dispersión cromática en fibrasópticas monomodo. El primero permite realizar mapas dedistribución de longitudde onda de dispersión nula a lo largo de la fibra con muy baja incertidumbre. Elsegundo permite conocer el valor local del coeficiente de dispersión cromática auna longitud de onda cualquiera y puede detectar asimismo variaciones de tensiónen la fibra y concentración de dopantes.; [EN] Soliton transmission in optical fibers is strongly affected in the presence ofrandom variations of chromatic dispersion. This paper presents two originalmethods for chromatic dispersion mapping in single-mode optical fibers. The firstone allows to perform highly accurate mapping of zero-dispersion wavelengthvariations. The second one allows mapping of arbitrary values of chromaticdispersion as well as detection of strain and dopant concentration variations alongthe fiber.t; Los autores agradecen la financiación recibida de los proyectos TIC2000-2005 y 7T/0041/2003 de la Comunidad de Madrid, la Oficina Federal Suiza de Ciencia y Tecnología a través de la acción COST 265...

Polarimetric parameters associated to commercial optical fibers

Velarde-Escobar,O. J.; Salas-Alcántara,K. M.; Espinosa-Luna,R.; Atondo-Rubio,G.; Torres-Gómez,I.
Fonte: Sociedad Mexicana de Física Publicador: Sociedad Mexicana de Física
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2014 EN
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681.29516%
The most important polarimetric parameters are determined for six different types of commercially available optical fibers, at 1550 nm of transmission wavelength. The diattenuation, polarizance, retardance, polarization dependent loss (PDL), among other conventional polarimetric parameters, are determined from the Mueller matrix associated to 1m length of each fiber studied here. An improvement to the data analysis method, reported recently by our group, is presented. Results obtained show the fibers can be used not only as static elements, but also as versatile optical devices, depending on the incident polarization state employed.