Redes de Bragg em fibra óptica

O presente trabalho tem por objectivo o estudo e desenvolvimento de Redes de Bragg em fibra óptica. As redes de Bragg em fibra óptica são componentes ópticos com capacidades de filtragem únicas, tornando-os bastante úteis no desenvolvimento de diversos dispositivos para as comunicações ópticas ou como sensores de alta precisão para a biomecânica, a aeronáutica, o ambiente ou a engenharia civil. Deste modo, foi efectuada uma abordagem teórica onde foram demonstrados e simulados os princípios de funcionamento das redes de Bragg. Para isso, utilizou-se a teoria dos modos acoplados em fibra óptica. Posteriormente, foi descrito o sistema de gravação implementado para a gravação de redes de Bragg. O sistema permite a gravação de redes de Bragg por quatro métodos distintos. Foi também desenvolvido um modelo teórico do sistema, que permite tornar o processo de gravação totalmente automatizado. Implementaram-se diferentes técnicas de caracterização de redes de Bragg. Entre elas, destaca-se a aplicação de pressão pontual, que permite obter informação espacial sobre estruturas complexas baseadas em redes de Bragg. Foram desenvolvidos e caracterizados diferentes dispositivos baseados em redes de Bragg com aplicações nas comunicações ópticas, tais como filtros, compensadores de dispersão e sensores biomecânicos. Foram também estudadas as redes de Bragg gravadas em fibra de elevada birrefringência. Devido às propriedades únicas de filtragem no comprimento de onda e na polarização, foi possível desenvolver diversos dispositivos com aplicações na compensação da dispersão dos modos de polarização, na conversão de comprimentos de onda e na geração de bombas ópticas. Com base nestas redes especiais, foram também desenvolvidos métodos de optimização de sistemas de comunicação óptica.The objective of this thesis is the study and development of fiber Bragg gratings, which have unique optical processing properties. Therefore, Bragg gratings are quite interesting for the development of devices for optical communications, biomechanics, environment or civil. The work started with a theoretical analysis of the coupled mode theory applied to fiber Bragg gratings. The theoretical study was completed with the study of some simulation techniques. The recording of fiber Bragg gratings was also addressed in this work, were an automated recording setup has been implemented, based on the theoretical model developed in this thesis. We proceeded with the study and implementation of different characterization techniques. One of them is based on the local pressure, which enable the characterization of complex structures based on fiber Bragg gratings. We have also studied and implemented different devices, based on Bragg gratings, for dispersion compensation, optical filtering and biomechanical sensing. Finally, we have studied fiber Bragg gratings written in highly birefringent fibers. These components have exceptional properties regarding the filtering in wavelength and polarization, which enabled the implementation of devices for polarization mode dispersion compensation, optical pumps and wavelength conversion. Some optimization techniques, based on these gratings, for optical communications, were also developed