Análise espectral do espalhamento Brillouin-rayleigh em fibra óptica monomodo

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Sandro Fonseca Quirino
• Orientador(a): Antonio Osny de Toledo
• Banca de defesa: Paulo Henrique de Oliveira Rappl, Maurício Ribeiro Baldan, Nicolau André Silveira Rodrigues, Marcelo Geraldo Destro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores
• País: BR
• Resumo em Inglês: This paper deals with the interaction of laser radiation with matter, particularly, the light scattering in singlemode optical fiber, which is a solid amorphous dielectric with intrinsic and extrinsic point defects, by conducting two experiments. In the first experiment, we used an optical spectrum analyzer with high resolution to resolve the spectrum relative to the signals backscattered Brillouin Stokes and Rayleigh, generated in optical fiber with 2.6 km long and 9 mu m in diameter. This fiber was pumped with a CW laser beam centered at 1318.880 nm with line width of 5 kHz, generated in a cavity of \textit{Nd} : YAG. The power of this laser beam can be adjusted between 10\textit{and} 150 m W m W, already coupled into an optical fiber, The signals backscattered Brillouin Stokes and Rayleigh were characterized for peak power and spectral position as a function of pumping power. This same experiment allowed us to characterize the behavior of the transmitted radiation as a function of pumping power. This experiment allowed us to observe the saturation of the peak power of the Rayleigh backscattering, the oscillatory behavior after this saturation and the generation of sidebands in the presence of backscatter Brillouin Stokes. This analysis allowed also found that the frequency of side bands converge on the peak frequency of banda Stokes Brillouin scattering. It was shown that both the frequency and the power of these sidebands can be controlled by pumping power. Was presented a methodology to measure the threshold using the Brillouin Stokes signal retro spread. In the second experiment, a section of the optical fiber with 40 m in length was subjected to a bath of gamma radiation emitted by a source of cobalt, and the cumulative dose of 50\textit{krad} (0.5\textit{Gy}). The results were collected in an acquisition system consists of an oscilloscope connected to a computer. The experiment went for 7 days without interruption. It was shown that is possible to use Brillouin backscatter sensor as ionizing radiation dose, as well as the use of Brillouin backscatter for estimating the loss resulting from the color centers in real time.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2012/10.09.17.28

Este trabalho trata da interação da radiação laser com a matéria, particularmente, o espalhamento de luz em fibras ópticas monomodo, que é um sólido dielétrico amorfo, com defeitos pontuais intrínsecos e extrínsecos, por meio da realização de dois exper-imentos. No primeiro experimento, foi utilizado um analisador de espectro óptico de alta resolução para resolver o espectro relativo aos sinais retroespalhados Brillouin Stokes e Rayleigh, gerados em uma fibra óptica nomomodo, padrão para telecomunicação, com 2.6 km de comprimento e 9 $\mu$m de diâmetro. Esta fibra óptica foi bombeada com um feixe de laser contínuo, centrado em 1318,820 nm, com largura de linha de 5 kHz, gerado em uma cavidade de \textit{Nd} : \textit{Y AG}. A potência deste feixe de laser pode ser ajustada entre 10 mW e 150 mW, já acoplado em uma fibra óptica. Os sinais retro espalhados Brillouin Stokes e Rayleigh foram caracterizados quanto a potência de pico e a posição espectral em função da potência de bombeamento. Este mesmo experimento permitiu caracterizar o comportamento da radiação transmitida em função da potência de bombeamento. Como resultados originais, este experimento permitiu observar a saturação da potência de pico do retroespalhamento Rayleigh, o comportamento oscilatório após esta saturação e a geração das bandas laterais na presença do retro espalhamento Brillouin Stokes. Esta análise permitiu, ainda, verificar que a frequência das bandas laterais convergem para a frequência de pico da banda do espalhamento Brillouin Stokes. É mostrado que, tanto a frequência como a potência destas bandas laterais podem ser controladas pelo potência de bombeamento. É apresentado uma metodologia para medir o limiar Brillouin Stokes utilizando o sinal retro espalhado. No segundo experimento, um trecho da fibra õptica com 40 m de comprimento é submetido a um banho de radiação gama emitida por fonte de cobalto, sendo a dose acumulada de 50 \textit{krad} (0.5 \textit{Gy}). Os resultados são coletados em um sistema de aquisição formado por um osciloscópio conectado ao um computador. O experimento transcorreu por 7 dias, sem interrupção. Foi mostrado que é possível utilizar o retroespalhamento Brillouin como sensor de dose de radiação ionizante, bem como a utilização do retro espalhamento Brillouin para estimar a perda decorrente dos centros de cor em tempo real.