Investigação numérica de fibras ópticas especiais para aplicação em sensores e transmissores ultrassônicos banda larga

• Processo: 22/10584-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
• Pesquisador responsável: Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro
• Beneficiário: Ricardo Ezequiel da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Sensores ópticos Análise numérica Propriedades acústicas Propriedades ópticas Fibra óptica Dispositivos ópticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dispositivos Acusto-ópticos | Fibras Ópticas Especiais | Moduladores acusto-ópticos | Sensores ópticos | Transmissores | Dispositivos a fibra óptica

Resumo

Este projeto visa a investigação numérica das propriedades acústicas e ópticas de fibras ópticas especiais com potencial para o desenvolvimento de moduladores acusto-ópticos de alta frequência e sensores e transmissores ultrassônicos de fibra óptica banda larga até 100 MHz. Tais dispositivos têm aplicações notáveis em telecomunicações, indústria, biomedicina e Defesa. Esta pesquisa pretende explorar os benefícios das fibras microestruturadas para superar as limitações de frequência, eficiência e sensibilidade em dispositivos reais baseados em fibras ópticas padrão sob investigação experimental. A fabricação e operação desses dispositivos são restritas pela alta atenuação, distorção e ressonâncias de sinais acústicos induzidas por frequência. Este estudo pretende minimizar esses problemas por meio de fibras de núcleo suspenso e fibras de núcleo oco, que são compostas por tubos com ar na seção transversal. Esses recursos são promissores para confinar e amplificar ultrassom de alta frequência no interior das fibras, aumentando drasticamente a interação dos modos acústico e óptico no núcleo da fibra. A metodologia inclui projeto, simulação e análise da geometria das fibras empregando técnicas de modelagem 2D e 3D baseadas no método dos elementos finitos. O objetivo final é propor novos designs e dispositivos para melhorar as respostas de frequência e temporal de sinais ultrassônicos com eficiência alta e plana em uma ampla faixa de frequência. Além disso, são esperadas informações úteis necessárias para a fabricação desses dispositivos. Em resumo, os resultados numéricos promoverão uma redução considerável de tamanho, material, energia consumida e custos gerais, possibilitando dispositivos acusto-ópticos ultracompactos e mais rápidos para modular lasers em fibra, assim como, sensores e transmissores fotoacústicos de alta resolução para microscopia ultrassônica e neuroestimulação de última geração. (AU)

Publicações científicas

(11)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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DA SILVA, RICARDO E.; OSORIO, JONAS H.; BENABID, FETAH; WEBB, DAVID J.; GEROME, FREDERIC; FRANCO, MARCOS A. R.; CORDEIRO, CRISTIANO M. B.. Studying New-Generation Hollow-Core Fibers for Acousto-Optic Sensors. 2024 LATIN AMERICAN WORKSHOP ON OPTICAL FIBER SENSORS, LAWOFS 2024, v. N/A, p. 2-pg., 2024-01-01. (22/10584-9)

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DA SILVA, RICARDO E.; OSORIO, JONAS H.; GEROME, FREDERIC; BENABID, FETAH; CORDEIRO, CRISTIANO M. B.. Next-Generation Tunable All-Fiber Mach-Zehnder Interferometers in Hollow Core Fibers. 2024 SBFOTON INTERNATIONAL OPTICS AND PHOTONICS CONFERENCE, SBFOTON IOPC 2024, v. N/A, p. 3-pg., 2024-01-01. (22/10584-9, 24/02995-4)

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DA SILVA, RICARDO E.; OSORIO, JONAS H.; WEBB, DAVID J.; GEROME, FREDERIC; BENABID, FETAH; FRANCO, MARCOS A. R.; CORDEIRO, CRISTIANO M. B.. Highly Efficient Compact Acousto-Optic Modulator Based on a Hybrid-Lattice Hollow Core Fiber. IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, v. 36, n. 24, p. 4-pg., 2024-12-15. (22/10584-9)

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DA SILVA, RICARDO E.; OSORIO, JONAS H.; RODRIGUES, GABRIEL L.; WEBB, DAVID J.; GEROME, FREDERIC; BENABID, FETAH; CORDEIRO, CRISTIANO M. B.; FRANCO, MARCOS A. R.. Numerical Investigation of the Interaction of Tubular Hollow-Core Fibers and Flexural Acoustic Waves. Journal of Lightwave Technology, v. 43, n. 11, p. 7-pg., 2025-06-01. (22/10584-9)