Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dainese Júnior, Paulo Clóvis, 1979-
Data de Publicação: 2006
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605105
Resumo: Orientador: Hugo Luis Fragnito
id UNICAMP-30_519a1011c88d315368b87c6a658b6879
oai_identifier_str oai::402414
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Espalhamento Brillouin em fibras fotônicasBrillouin scattering in photonic fibersFibras óticasEspalhamento BrillouinCristais fotônicosAcústica óticaOptical fibersBrillouin scatteringPhotonic crystalsAcoustoopticsOrientador: Hugo Luis FragnitoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Esta tese apresenta estudos experimentais e teóricos sobre o processo de espalhamento Brillouin em Fibras de Cristal Fotônico. Formadas por um núcleo sílica pura e uma casca micro-estruturada (sílica e ar), estas fibras permitem o confinamento óptico e acústico em regiões da ordem do comprimento de onda. Como resultado, a interação acústo-óptica apresenta características radicalmente diferentes daquelas observadas em meio bulk ou em fibras convencionais. Investigamos experimentalmente ambos co- e retro-espalhamento Brillouin. Observamos que quando o diâmetro do núcleo é ~70 % do comprimento de onda óptico no vácuo, o espectro de retro-espalhamento espontâneo apresenta múltiplos picos, os quais atribuímos a famílias de modos acústicos guiados no núcleo da fibra. Além disso, o limiar de retro-esplhamento Brillouin estimulado aumenta por um fator ~5 quando o diâmetro do núcleo é diminuído de 8 .m para 1.22 .m , resultado da natureza complexa dos modos acústicos no núcleo, contendo fortes componentes de deslocamento longitudinal e transversal. No caso de co-espalhamento, realizamos medidas de espalhamento espontâneo e de excitação impulsiva de ondas acústicas utilizando pulsos ópticos de alta intensidade, através do efeito de eletrostrição. Estes experimentos nos possibilitaram observar o confinamento transversal de ondas acústicas no núcleo da fibra fotônica. Desenvolvemos um modelo analítico para a interação acústo-óptica, aproximando o núcleo da fibra como um cilindro de silica suspenso no vácuo, sem a presença da casca. Este modelo nos permitiu entender a física envolvida no processo e também explicar qualitativamente as observações experimentais. Modelos numéricos mais sofisticados foram utilizados para o cálculo dos modos acústicos e óptico suportados pela estrutura completa da fibra fotônica, os quais nos permitiram explicar mais precisamente as observações experimentais. Finalmente, realizamos cálculos numéricos da estrutura de bandas da região micro-estruturada, demonstrando a presença de bandas proibidas (ou gaps fonônicos) para as ondas acústicasAbstract: This thesis presents experimental and theorethical studies on Brillouin scattering in Photonic Crystal Fibers. With a pure silica core surrounded by a microstructed cladding (silica and air), these fibers allow the confinement of both acoustic and optical waves in sub-wavelength regions. The result is a radically different acousto-optic interaction from what has been observed in bulk media or conventional fibers. We investigate experimentally both forward and backward Brillouin scattering. We observed that for core diameters of around 70% of the vacuum wavelength of the launched laser light, the spontaneous Brillouin signal develops an unusual multi-peaked spectrum, these peaks we attribute to several families of guided acoustic modes. At the same time the threshold power for stimulated Brillouin scattering increases five-fold when the core diameter is reduced from from 8 .m to 1.22 .m , as a consequence of the complex nature of the acoustic modes, each with different proportions of longitudinal and shear strain, strongly localised to the core. In the case of forward scattering, we performed measurements of the spontaneous scattering and also of impulsive excitation of acoustic waves using high intensity optical pulses, through the effect of electrostriction. These experiments allowed us to observe the transverse confinment of acoustic waves in the core of the photonic crystal fiber. An analitic model for the acousto-optic interaction was developed by approximating the core of the photonic fiber by a circular strand of glass in vaccum, initially neglecting the presence of the micro-structured cladding. This simple model allowed us to understand the physics involved in the scattering process and also to qualitatevely explain our experimental observations. Numerical models were then implemented to calculate the acoustic and optical modes of the actual photonic fiber structure, and we were able to explain more precisely our observations. Finnally, we performed numerical calculation of the band structure of the micro-structured region, demonstrating the presence of prohibited gaps for the acoustic wave (phononics band gaps)DoutoradoFísicaDoutor em Ciências[s.n.]Fragnito, Hugo Luis, 1950-Hernández-Figueroa, Hugo EnriqueZilio, Sérgio CarlosCastro, Antonio Rubens Britto deCruz, Flávio Caldas daUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASDainese Júnior, Paulo Clóvis, 1979-20062006-09-15T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf281 p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605105DAINESE JÚNIOR, Paulo Clóvis. Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas. 2006. 281 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605105. Acesso em: 2 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/402414porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-06-13T07:39:06Zoai::402414Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-06-13T07:39:06Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
Brillouin scattering in photonic fibers
title Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
spellingShingle Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
Dainese Júnior, Paulo Clóvis, 1979-
Fibras óticas
Espalhamento Brillouin
Cristais fotônicos
Acústica ótica
Optical fibers
Brillouin scattering
Photonic crystals
Acoustooptics
title_short Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
title_full Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
title_fullStr Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
title_full_unstemmed Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
title_sort Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas
author Dainese Júnior, Paulo Clóvis, 1979-
author_facet Dainese Júnior, Paulo Clóvis, 1979-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Fragnito, Hugo Luis, 1950-
Hernández-Figueroa, Hugo Enrique
Zilio, Sérgio Carlos
Castro, Antonio Rubens Britto de
Cruz, Flávio Caldas da
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
Programa de Pós-Graduação em Física
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Dainese Júnior, Paulo Clóvis, 1979-
dc.subject.por.fl_str_mv Fibras óticas
Espalhamento Brillouin
Cristais fotônicos
Acústica ótica
Optical fibers
Brillouin scattering
Photonic crystals
Acoustooptics
topic Fibras óticas
Espalhamento Brillouin
Cristais fotônicos
Acústica ótica
Optical fibers
Brillouin scattering
Photonic crystals
Acoustooptics
description Orientador: Hugo Luis Fragnito
publishDate 2006
dc.date.none.fl_str_mv 2006
2006-09-15T00:00:00Z
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.uri.fl_str_mv (Broch.)
https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605105
DAINESE JÚNIOR, Paulo Clóvis. Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas. 2006. 281 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605105. Acesso em: 2 set. 2024.
identifier_str_mv (Broch.)
DAINESE JÚNIOR, Paulo Clóvis. Espalhamento Brillouin em fibras fotônicas. 2006. 281 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605105. Acesso em: 2 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605105
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/402414
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
281 p. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809188967041466368

Registros relacionados