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

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)