Opto-mechanical modeling of microstructured optical fibers

Orientador: Hugo Enrique Hernández FigueroaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Atualmente as fibras ópticas microestruturadas (FOMs) estão sendo cada vez mais exploradas por possuírem geometricamente um maior grau de liberdade em seu projeto, além da possibilidade do uso de materiais não usados em fibras convencionais, proporcionando características ópticas antes inalcançáveis. Sendo assim, através do uso do programa para obtenção de modos de propagação pelo método dos elementos finitos totalmente vetorial disponível no grupo do Prof. Dr. Hugo E. H. Figueroa, foram apresentadas técnicas de simulação em FOMs multimodais, as quais foram implementadas em FORTRAN e adicionadas ao programa principal. Neste trabalho também foi estudado os esforços mecânicos gerados pelo o uso de diferentes materiais na constituição da FOM em seu processo de fabricação. Tais esforços são conhecidos como tensão residual térmica e proporcionam variações anisotrópicas dos índices de refração dos meios que compõem as FOMs. Primeiramente o cálculo das tensões residuais foi feito analiticamente para uma geometria generalizada de FOM, e então tratando-as como uma pertubação no modo propagante analisado anteriormente pelo programa de análise modal. Por ultimo foi implementado um código para o cálculo estimativo da birrefringência de fase e de grupo levando em conta os esforços mecânicos induzidos no processo de fabricação, portanto o objetivo final foi alcançadoAbstract: Nowadays micro-structured optical fibers (MOFs) are being increasingly exploited since they have a greater geometrical flexibility in its project, in addition to the possibility of using un-conventional materials, providing optical features unreachable before. Therefore, a full-vectorial finite element modal solver developed by Prof. Dr. Hugo E. H. Figueroa's group was used, since it has already proved its efficiency. New techniques for multimodal MOFs simulation were presented, they were implemented using FORTRAN and then added to the main program to make the search for the propagation constants easier. Mechanical stress was also studied. It is generated by the use of different materials whithin the MOF constitution, in its manufacturing process. These stresses are known as thermal residual stresses and they provide variations of the anisotropic refractive indexes of the MOFs media. First, the calculation of the residual stresses was done analytically for a general geometry of MOF, and then they were treated as perturbations in the propagating mode, discussed previously by the full-vectorial finite element modal solver. Finally a code was implemented to estimate the phase and group birefringence, considering the mechanical stresses induced in the manufacturing process, therefore the ultimate goal was achievedMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia Elétric