Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49010 |
Resumo: | 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. |
id |
UFPE_7108bc5cbaf119359898222166f6866c |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufpe.br:123456789/49010 |
network_acronym_str |
UFPE |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFPE |
repository_id_str |
2221 |
spelling |
OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra dehttp://lattes.cnpq.br/0726546144711958http://lattes.cnpq.br/1322699438617278http://lattes.cnpq.br/2113997024256124MARTINS FILHO, Joaquim FerreiraNASCIMENTO, Jehan Fonseca do2023-02-09T12:56:34Z2023-02-09T12:56:34Z2022-12-21OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra de. Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2022.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49010O 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.FACEPEThe present work deals with the development of two sensor devices based on fiber optics, one to monitor corrosion using a structure with a double metallic layer on the fiber facet, the other to detect refractive index variations using a cascade of devices based on hetero-core fiber structures that function independently, and are interrogated at different wavelengths. We performed the characterization of the devices through computational simulations. Simulation results are compared with experimental results. We performed the experimental characterization of the two sensor devices. For the corrosion sensor, the detection region is located on a fiber end facet. The sensors were fabricated by depositing thin metallic films on the cleaved facet of the optical fiber using the sputtering method. We show that the use of a metallic bilayer as a transducer, instead of a monolayer, improves the sensor’s measurement range (20 ± 1 nm) and provides information on the corrosion rate from the beginning of the corrosive process. In the second device, we demonstrate refractive index sensors based on the cascade of hetero-core structures using multimode and coreless optical fibers in sequence. The sensing device is designed to have resonances at different wavelengths using different lengths of the sensing region. For the experiments, the two regions of the sensor are exposed to liquids with different refractive indices (RI). For the hetero-core fiber insertion length of 45 mm, the transmission trough is centered at 1082.5 nm. For the 30 mm long hetero-core structure, the trough is centered at 1599.7 nm. Sensor sensitivities are down to -476 dB/RIU and 270 nm/RIU. Device resolution is estimated at 2 × 10−5 RIU.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia elétricaSensoresCorrosãoÍndice de refraçãoBicamada metálicaFibra óptica heteronúcleoCascataSensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPECC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52ORIGINALTESE Hebio Junior Bezerra de Oliveira.pdfTESE Hebio Junior Bezerra de Oliveira.pdfapplication/pdf10990056https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/1/TESE%20Hebio%20Junior%20Bezerra%20de%20Oliveira.pdf26f80cc95c4b0127242af6ce70f9ef6dMD51TEXTTESE Hebio Junior Bezerra de Oliveira.pdf.txtTESE Hebio Junior Bezerra de Oliveira.pdf.txtExtracted texttext/plain270699https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/4/TESE%20Hebio%20Junior%20Bezerra%20de%20Oliveira.pdf.txtfe23be5bb45b8656acc62967c382da19MD54THUMBNAILTESE Hebio Junior Bezerra de Oliveira.pdf.jpgTESE Hebio Junior Bezerra de Oliveira.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1250https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/5/TESE%20Hebio%20Junior%20Bezerra%20de%20Oliveira.pdf.jpgd4aedab85095e6d89a586f22246001c7MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82362https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/3/license.txt5e89a1613ddc8510c6576f4b23a78973MD53123456789/490102023-02-10 02:20:54.996oai:repositorio.ufpe.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212023-02-10T05:20:54Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo |
title |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo |
spellingShingle |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra de Engenharia elétrica Sensores Corrosão Índice de refração Bicamada metálica Fibra óptica heteronúcleo Cascata |
title_short |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo |
title_full |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo |
title_fullStr |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo |
title_full_unstemmed |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo |
title_sort |
Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo |
author |
OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra de |
author_facet |
OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra de |
author_role |
author |
dc.contributor.authorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/0726546144711958 |
dc.contributor.advisorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/1322699438617278 |
dc.contributor.advisor-coLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2113997024256124 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra de |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
MARTINS FILHO, Joaquim Ferreira |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
NASCIMENTO, Jehan Fonseca do |
contributor_str_mv |
MARTINS FILHO, Joaquim Ferreira NASCIMENTO, Jehan Fonseca do |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Engenharia elétrica Sensores Corrosão Índice de refração Bicamada metálica Fibra óptica heteronúcleo Cascata |
topic |
Engenharia elétrica Sensores Corrosão Índice de refração Bicamada metálica Fibra óptica heteronúcleo Cascata |
description |
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. |
publishDate |
2022 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2022-12-21 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2023-02-09T12:56:34Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2023-02-09T12:56:34Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra de. Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2022. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49010 |
identifier_str_mv |
OLIVEIRA, Hebio Junior Bezerra de. Sensores à fibra óptica com dupla camada metálica na faceta e com estrutura heteronúcleo. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2022. |
url |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49010 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
rights_invalid_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Pernambuco |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pos Graduacao em Engenharia Eletrica |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFPE |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Pernambuco |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFPE instname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) instacron:UFPE |
instname_str |
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) |
instacron_str |
UFPE |
institution |
UFPE |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFPE |
collection |
Repositório Institucional da UFPE |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/2/license_rdf https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/1/TESE%20Hebio%20Junior%20Bezerra%20de%20Oliveira.pdf https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/4/TESE%20Hebio%20Junior%20Bezerra%20de%20Oliveira.pdf.txt https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/5/TESE%20Hebio%20Junior%20Bezerra%20de%20Oliveira.pdf.jpg https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49010/3/license.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 26f80cc95c4b0127242af6ce70f9ef6d fe23be5bb45b8656acc62967c382da19 d4aedab85095e6d89a586f22246001c7 5e89a1613ddc8510c6576f4b23a78973 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) |
repository.mail.fl_str_mv |
attena@ufpe.br |
_version_ |
1802310688943636480 |