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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 6-Feb-2015
metadata.dc.creator: SILVEIRA, Clenilson Rodrigues da
metadata.dc.contributor.advisor1: COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque
metadata.dc.contributor.advisor-co1: GIRALDI, Maria Thereza Miranda Rocco
Title: Desenvolvimento de sensores baseados em fibra óptica afunilada para monitoramento ambiental
metadata.dc.description.sponsorship: CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Citation: SILVEIRA, Clenilson Rodrigues da. Desenvolvimento de sensores baseados em fibra óptica afunilada para monitoramento ambiental. 2015. 95 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2015. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
metadata.dc.description.resumo: O monitoramento de parâmetros ambientais é importante na preservação do meio ambiente. O desenvolvimento de sistemas tecnologicamente avançados para a medição de parâmetros físicos pode permitir a detecção antecipada de fatores nocivos ao meio ambiente. Por exemplo, sistemas de medição de índice de refração e temperatura permitem detectar poluição térmica e química na água de rios. Medição de curvatura ou inclinação é importante na previsão de fenômenos naturais que possam causar danos ao ser humano, tais como deslizamentos de encostas e sismos. Essa tese investiga sensores baseados em fibra óptica afunilada para monitoramento de parâmetros ambientais. A tecnologia investigada é baseada em fibra óptica monomodo padrão com seção afunilada que faz uso do campo evanescente para detectar alterações no ambiente externo, tais como índice de refração, temperatura e curvatura. Esse tipo de dispositivo é analisado através de simulações numéricas e medidas experimentais. A modelagem numérica é feita através do método de propagação de feixe por diferenças finitas (FD-BPM, finite difference beam propagation method). É comprovado numérica e experimentalmente que o interferômetro de Michelson em fibra óptica afunilada submetida à curvatura apresenta uma intensificação na sensibilidade à variação de índice de refração em comparação com o dispositivo não curvado. Medidas experimentais indicam que esse tipo de dispositivo tem também grande potencial como sensor de temperatura. Resultados numéricos, baseados no FD-BPM, indicam que é possível otimizar os parâmetros do afunilamento na fibra óptica para melhorar sua sensibilidade à curvatura em termos de potência transmitida.
Abstract: The monitoring of environmental parameters is important in preserving the environment. The development of technologically advanced systems for measuring physical parameters allows the early detection of harmful environmental factors. For example, refractive index and temperature measurement systems can detect thermal and chemical pollution in rivers water. Curvature or tilt measurement is important in predicting natural phenomena that may cause damage to human beings, such as landslides and earthquakes. This thesis investigates sensors based on tapered optical fiber for monitoring environmental parameters. The investigated technology is based on standard single-mode optical fiber with tapered section that makes use of the evanescent field to detect changes in the external environment, such as refractive index, temperature and curvature. This type of device is analyzed through numerical simulations and experimental measurements. The numerical modeling is performed using finite difference beam propagation method (FD-BPM). It is numerically and experimentally demonstrated that once tapered optical fiber Michelson interferometer is subjected to bending the sensitivity to refractive index change is enhanced in comparison with the not bent device. Experimental measurements indicate that this type of device has great potential as a temperature sensor. Numerical results, based on FD-BPM, indicate that it is possible to optimize the taper parameters in optical fiber to improve its sensitivity to bending in terms of transmitted power.
Keywords: Fibras óticas
Sensores ópticos
Detectores de fibra ótica
Dispositivos optoeletrônicos
Monitoramento ambiental
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::TEORIA ELETROMAGNETICA, MICROONDAS, PROPAGACAO DE ONDAS, ANTENAS
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

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