Dispositivos sensores em fibra para uso em refratometria

Este trabalho descreve a produção e a caracterização de redes de período longo (LPG) e redes de Bragg corroídas como elemento sensor. Tanto a produção quanto às caracterizações das redes de período longo foram realizadas no Laboratório de Laser da UTFPR e a produção e caracterização das redes de Bragg corroídas foram realizadas no Laboratório de Óptica Coerente da Universidade de Aveiro, Portugal. São abordados aspectos referentes aos princípios de produção e funcionamento do dispositivo. São apresentados os resultados obtidos na produção e na caracterização das redes, bem como os sistemas experimentais desenvolvidos para estes fins. O método empregado para a escrita das redes de período longo foi o da aplicação ponto-a-ponto de um arco elétrico, sendo produzidas redes com períodos de 598 e 600 μm operando na terceira janela de transmissão em torno de 1,55 μm. As redes de período longo e as redes de Bragg corroídas foram caracterizadas quanto as suas sensibilidades ao índice de refração, temperatura e deformações longitudinais (esta última caracterização foi realizada apenas para as redes de período longo), assim com a sensibilidade cruzada a estes parâmetros. A resposta das redes de período longo em função da variação do índice de refração do meio externo em duas diferentes situações, uma na presença de gasolina em ambiente hídrico e outra na presença de vapores de hidrocarbonetos ambiente atmosférico, indica a possibilidade da utilização deste dispositivo na detecção de vazamentos de hidrocarbonetos em refinarias ou postos de abastecimentos. Estas redes também foram caracterizadas para monitorar a concentração de cromo (III e VI) em soluções aquosas, os resultados indicam a possibilidades de monitorar em tempo real os processos de tratamento destes produtos, e assim otimizar este processo. As redes de Bragg foram utilizadas para a caracterização de propriedades ópticas de materiais, o resultado obtido para o etanol mostrou boa concordância com os valores apresentados na literatura, indicando que esta é uma técnica adequada para este fim.This work describes the production and characterization of long period gratings (LPG) and etched fiber Bragg gratings as sensors. Both the production and characterization were carried out at the Laser Laboratory of UTFPR and the production and characterization of etched fiber Bragg gratings were carried out at Coherent Optics Laboratory of University of Aveiro, Portugal. Aspects concerning to the production and operation principles are shown. The results obtained from the grating production and characterization, as well as the experimental set-up developed to these goals are presented. The method used to write the gratings was the application of point-to-point electrical arch discharge, resulting in grating periods of 598 and 600 μm operating at the third window transmission around 1.55 μm. The long period gratings and the etched fiber Bragg gratings were characterized as a function of modification on the refractive index of the external surrounding environment, of temperature changes and strain (this last parameter was carried out only for long period gratings), the cross sensitivity also was characterized. The refractive index response of long period grating at two different conditions, one of them for presence of gasoline blend in water environment and another one for vapors of some hydrocarbon in closed container, points to the use of this device for hydrocarbon leakage detection at refineries and gas stations. Long period gratings e results obtained for ethanol agrees with the data find in literature, showing that this is a good technique for this goal