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SENSORES BASADOS EN LÁSERES DE FIBRA ÓPTICA

HECTOR ARELLANO SOTELO (2010)

"En el presente trabajo se reporta la investigación realizada durante mi estancia doctoral en el Centro de Investigaciones en Óptica, A.C., la cuál consistió en el diseño experimental y modelado matemático de dos esquemas de sensores láser basados en fibra óptica, como una alternativa de mejora con respecto a los ya existentes. Se logró la construcción y el modelado matemático de dos sensores láser de fibra dopada con erbio para: (1) la medición del índice de refracción y la concentración de solutos en soluciones acuosas usando una frecuencia propia del laser y (2) el monitoreo de pérdidas en la cavidad láser funcionando en un régimen dinámico.

El sensor láser de fibra dopada con erbio implementado para la medición del índice de refracción y la concentración de solutos, y del cual se obtuvo su respectivo modelo matemático, opera detectando la oscilación láser de la frecuencia de relajación como una medida del coeficiente de reflexión en la frontera entre la solución acuosa y el sensor, el cual a su vez es sensible a los cambios de índice de refracción. El funcionamiento del sensor se demostró midiendo los cambios de índice de refacción y de concentración de soluto en una solución de agua con azúcar. Se logró conseguir una precisión en la medición del índice de refracción de aproximadamente 4x10-4, esto permite detectar concentraciones de solutos en la solución de hasta 0.25%.

En el caso del segundo sensor láser de fibra óptica dopada con erbio, se reporta el uso de su dinámica no lineal bajo modulación de bombeo en el régimen pulsado denominado periodo-1, mejorando notablemente la sensibilidad del sensor con respecto a esquemas convencionales de medición que hacen uso de LED como fuente de luz sin modulación externa. El modelado matemático para este sensor permite analizar a detalle su funcionamiento y dejarlo en antecedente para futuras mejoras. El esquema de sensor propuesto encuentra su aplicación en aquellos casos en los que las pérdidas internas de la cavidad sean ≥ 10 dB."

Doctoral thesis

FIBRA ÓPTICA, REJILLAS DE BRAGG, ERBIO CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA LÁSERES

Sensor de fibra óptica distribuido para detección de fugas de hidrocarburo

Distributed fiber optic sensor for hydrocarbon leak measurement

Rosa Martha López Gutiérrez (2003)

Se realizó una investigación tanto teórica como experimental de los principios para el diseño de un sensor de fibra óptica distribuido para detección de fugas de hidrocarburo. Este trabajo se presenta en dos principales secciones: la primera, describe detalladamente los transductores de sensado que transfieren la influencia de hidrocarburo en un cambio de los parámetros de la luz que se propaga dentro de la fibra de prueba y, la segunda, los métodos de interrogación para sensado distribuido. En la primera parte del trabajo se investigaron y desarrollaron los mecanismos de sensado basados en rejillas de Bragg en fibra (FBG) y pérdidas por curvaturas. Todos estos mecanismos utilizan como elemento sensor, un polímero que se hincha ante la presencia de hidrocarburo. Las rejillas de Bragg se atan al polímero, el cual tiene un proceso de expansión reversible en presencia de hidrocarburo y tensa la sección de la fibra con la rejilla dentro. Una fuga de hidrocarburo es indicada con un corrimiento en la longitud de onda de la rejilla de Bragg. La fibra de prueba y el polímero se alinearon y acoplaron mecánicamente enrollando un alambre delgado alrededor de éstos, con el fin de inducir pérdidas por curvaturas. En esta sección también se presenta un análisis del comportamiento del hinchamiento del polímero sensible bajo la influencia de diferentes hidrocarburos. En la segunda parte del trabajo, se presentan diferentes técnicas de interrogación para sensores de hidrocarburos. La reflectometría óptica coherente en el dominio de la frecuencia (COFDR) utiliza reflectores concentrados, llamados FBG, colocadas entre los elementos sensibles distribuidos. El sensor COFDR propuesto utiliza el principio de detección distribuida con secciones de localización (DDSL) de perturbaciones con pérdidas inducidas. La propiedad señal a ruido de la técnica propuesta se simuló numéricamente. Se desarrolló un nuevo método para la localización de región de pérdidas con fugas de hidrocarburo basado en la medición de la potencia transmitida y de retrodispersión de Rayleigh. La estructura del sensor incluye un polímero sensible la cual se expande en presencia de hidrocarburo e induce las pérdidas por curvaturas en la fibra. La localización de la región de pérdidas se determina a partir de la única relación entre la potencia transmitida y de retrodispersión de Rayleigh normalizada para diferentes posiciones de la perturbación a lo largo de la fibra. Se presenta una descripción del arreglo experimental para prueba en el laboratorio de los sensores de fibra óptica distribuido para detección de fugas de hidrocarburo, así como conclusiones y recomendaciones de este trabajo Palabras clave: Sensor de fibra óptica, curvatura, rejillas de Bragg, interrogación de sensores, COFDR, dispersión de Rayleigh.

Doctoral thesis

Sensor de fibra óptica, Curvatura, Rejillas de Bragg, Interrogación de sensores, COFDR, Dispersión de Rayleigh, Fiber optic sensor, Curvature, Bragg grating, Sensor interrogation, COFDR, Rayleigh backscattering INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES

Investigación y desarrollo de un sensor de fibra óptica distribuido para la detección de vibraciones

Research and development of a distributed fiber optic sensor for detection of vibrational disturbance

Rodolfo Martínez Manuel (2008)

Se presenta un estudio teórico y experimental de un nuevo sistema sensor de fibra ópticapara detectar y localizar perturbaciones en forma de vibración a lo largo de la fibra. Elsistema se basa en un arreglo de interferómetros iguales tipo Fabry – Perot (F-P) de bajareflectividad colocados en serie; éstos son interrogados por un diodo láser deretroalimentación distribuida (DFB) modulado en intensidad y que trabaja a una longitudde onda fija. Los interferómetros son formados directamente en la fibra mono modo SMF-28 por pares de rejillas de Bragg gemelas, cada una con una reflectividad < 0.05%.El algoritmo propuesto en este trabajo permite la localización del interferómetro perturbadocon una exactitud alta. En los experimentos mostramos que para una fibra de 5 km delongitud tenemos una exactitud de localización de 10 metros después de 0.5 segundos depromediación.También se presenta el modelo matemático y la simulación del ruido del sistema. Eninterferómetros desbalanceados, como los utilizados en nuestro sistema, los cambios defase aleatorios de la fuente óptica producen conversión de ruido de fase a ruido deintensidad. En nuestro sistema, la longitud de coherencia del diodo láser DFB esoptimizada de manera que el ruido producido por la conversión de ruido de fase a ruido deintensidad en los sensores predomina sobre el ruido por retroesparcimiento de Rayleigh enla fibra de 5 kilómetros.El sistema tiene la capacidad de utilizar más de 100 interferómetros en un solo canal defibra. La configuración sencilla del sensor y el uso de componentes de baja frecuencia lohace potencialmente económico y apropiado para aplicaciones donde se tiene que realizarun monitoreo continuo de estructuras largas para detectar vibraciones.

A theoretical and experimental study of a new fiber optic sensor system for detection andlocalization of vibrational disturbance is presented. The system is based on a serial array ofidentical low-finesse Fabry-Perot interferometers interrogated at a fixed wavelength byintensity modulated distributed feedback (DFB) diode laser. Interferometers are formeddirectly in the single mode SMF-28 fiber by pairs of fiber Bragg gratings with reflectivity <0.05% each.A proposed algorithm enables localization of a perturbed interferometer with highaccuracy. In the experiment, a localization accuracy of 10 meters has been demonstrated fora 5 km long fiber after 0.5 s of averaging.Also, a mathematical model and simulation of the system noise are presented. The systemis based on unbalanced interferometers; in these interferometers, the conversion of sourceoptical phase noise into intensity fluctuations occurs. The coherence length of the DFBdiode laser is optimized in such a way that the predominant noise in the system comes fromthe sensors; this noise is higher than Rayleigh Backscattering.The system has the capability of using well in excess of 100 interferometers in a singlefiber channel. A simple sensor configuration and the use of low-frequency componentsmake it potentially inexpensive and suitable for applications where a continuous monitoringof long structures has to be performed for the detection vibrations.

Doctoral thesis

Sensor de fibra óptica,Interferómetros,Rejillas de Bragg,Diodo láser CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Estudio de fotosensibilidad en fibras ópticas de bajo contenido de germanio

Study of photosensitivity in optical fibers with low content of germanium

IMELDA SANTIAGO NUÑEZ (2016)

El descubrimiento de la fotosensibilidad y la posibilidad de grabar rejillas de Bragg en fibras ópticas han generado gran interés debido a la enorme cantidad de posibles aplicaciones en sistemas de telecomunicaciones ópticos, láseres y sensores. Sin embargo, a pesar de los avances tecnológicos, aún no existe claridad completa sobre los mecanismos físicos involucrados en la fotosensibilidad de fibras ópticas. Esto se debe tanto a la complejidad estructural de los vidrios, como a los efectos físicos que participan en el cambio fotoinducido del índice de refracción. Además del interés científico por entender los mecanismos de fotosensibilidad, existe también un interés tecnológico. En los últimos años, ha crecido el interés en utilizar rejillas de Bragg de ultra-baja reflectancia grabadas en fibras ópticas con baja atenuación ( bajo contenido de germanio) en la ventana de telecomunicaciones, para aplicaciones en sensores distribuidos. Hasta el momento, se han descubierto cuatro mecanismos de fotosensibilidad en fibras ópticas, que resultan en la formación de rejillas de Bragg con diferentes propiedades ópticas, mecánicas y térmicas. Determinar la importancia y el papel de cada uno de estos mecanismos permitirá optimizar regímenes de fabricación de redes grandes de rejillas de Bragg para aplicaciones en sensores. En este trabajo, se presenta un estudio experimental de cinética de cambio de índice de refracción fotoinducido (fotosensibilidad) en fibras ópticas con diferentes niveles de contenido de germanio e hidrógeno. Las mediciones de fotosensibilidad fueron realizadas en diferentes regímenes de irradiación de la fibra óptica con luz ultravioleta. Se emplearon dos técnicas interferométricas altamente sensibles con una resolución menor a10−6 en términos de unidades de índice de refracción. Se encontró que para un régimen de irradiación de bajo flujo luminoso por pulso UV, a una longitud de onda de 266 nm y con una dosis de irradiación acumulada inferior a 0.02 J/cm2, la formación de centros de color tipo Ge(1) es el mecanismo principal de cambio fotoinducido de índice de refracción en la fibra estándar SMF-28. Dicho valor no depende de la intensidad de la luz ni tampoco de la presencia de hidrógeno en el núcleo de la fibra y se satura rápidamente a niveles de cambio de índice de refracción de 2×10−6. La dominancia de este mecanismo de fotosensibilidad en la etapa inicial de irradiación, hace que sea posible grabar de forma económica, arr

Discovery of photo-sensitivity of optical fibers and writing of Bragg gratings into optical fibers (FBG) have excited much research interest due to great number of possible applications in optical telecommunications, lasers and sensors. However, despite technological advances, there is no still complete clarity in details of the mechanisms involved in photo-sensitivity of optical fibers. That is due to complexity of glass structure and because of many physical effects involved in the photo-induced modification of the glass refractive index. In recent years, interest has grown for application of ultra-low reflectance Bragg gratings in large scale distributed fiber-optic sensors based on low-attenuation (low Ge concentration) telecommunication fibers. Four mechanisms of photo-sensitivity in optical fibers have been suggested to explain formation of FBGs with different optical, mechanical and thermal properties. Determining the role of each of these mechanisms is important because it will allow the optimization of the FBG writing for application in distributed sensors. In the thesis, an experimental study of kinetics of photo-induced change of refractive index (photosensitivity) in optical fibers with different concentration of germanium in the fiber core is presented. Measurements of photo-sensitivity were performed at different regimes of optical fiber irradiation with UV light. Two highly sensitive interferometric techniques have been developed with resolution of 10−6 in terms of refractive index units. It was found that for a low fluence per pulse (<1 mJ/cm2) at the UV light wavelength of 266 nm and with a cumulative irradiation dose of below 0.02 J/cm2, the formation of Ge(1) color centers is a dominant mechanism of photo-induced change of the fiber refractive index. At a very initial stage of the irradiation, the photo-induced change of refractive index depends mainly on cumulated UV fluence and Ge concentration, but does not depend on UV light intensity neither on the presence of molecular hydrogen in the fiber core. Refractive index change due to formation of Ge(1) color centers saturates rapidly with cumulated fluence at the level of 2×10−6 in the standard telecommunication fiber SMF-28. The dominance of this mechanism of photosensitivity at the initial stage of irradiation makes it possible to print large arrays of low reflection Bragg gratings using low energy pulsed lasers. At a very high UV light fluence per pulse (≈1 J/cm2) with very high cumulated fluence, it was

Doctoral thesis

Rejillas de Bragg Fibras ópticas Fotosensibilidad Sensores INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS

Investigación del mezclado de dos ondas por rejillas dinámicas grabadas en fibras ópticas dopadas con erbio con bombeo óptico

Two wave mixing investigation by means of dinamic gratings recorded in Er-doped fibers with optical pumping.

César Núñez Santiago (2005)

Se presentan resultados de la investigación del mezclado de dos ondas λ(MDO) por rejillas dinámicas grabadas en fibras ópticas dopadas con erbio sin y con bombeo óptico en un amplio rango (0 ~ 2 mW) de potencias de grabado a λs= 1530 nm. Los experimentos se realizaron con figuración de MDO transitorio con modulación de fase rectangular en uno de los haces de grabado en diferentes muestras de fibras de distintos proveedores y longitudes. La rejilla fue detectada como modulación de amplitud de la potencia óptica detectada en la salida del interferómetro de Sagnac modificado con un circulador incluido dentro del lazo del interferómetro. Los resultados experimentales mostraron que el valor relativo de la señal de MDO observada sin bombeo óptico tiene un solo máximo y es cuando la potencia de la señal de entrada Pent ≈(0.2 ~0.4)*α₀L* Psat (α₀L es la densidad óptica inicial de la fibra). Si α₀L aumenta, también la señal de MDO y su máximo se desplaza hacia niveles altos de potencia de grabado. Las potencias de sali en las fibras con bombeo mostraron un gran crecimiento en su valor promedio, pero el valor relativo de la señal de MDO transitorio no mostró crecimiento. Si aumentamos el nivel de bombeo, el máximo de la señal de MDO se mueve hacia las potencias bajas del grabado. El tiempo característico de formación de la rejilla disminuyó con la potencia de grabado y mostró ser menor (≈1 ms sin bombeo) que el tiempo de vida del estado excitado del erbio ( ≈ 10 ms) y hasta 10 veces menor (≈ 0.1 ms) con bombeo λb= 980 nm. Comparación directa de los resultados experimentales de la señal de MDO sin bombeo con las estimaciones teóricas mostraron buena correspondencia cualitativa pero amplitud relativa de la señal de MDO fue 4~5 menor  que la esperada de las mediciones de absorción óptica. Son necesarias investigaciones adicionales de saturación de ganancia para explicar los resultados de MDO con bombeo.

Results of two wave mixing (TWM) investigation by means of dynamic gratings recorded in Er doped fibers without and with optical pumping in a wide range (0 ~ 2 mW) of recording powers at λs= 1530 are reported. Experiments were performed in transient TWM configuration with rectangular phase modulation in one of the recording waves with different samples and length of Er-doped fibers from different supplier. The grating was detected as amplitude modulation of the output optic power detected in the Sagnac interferometer modified by the incorporation of a circular in the interferometer loop. Experimental results show that relative value of the TWM signal observed without pumping has only one maximum when the input signal power Pent ≈(0.2 ~0.4)* α₀L* Psat (where α₀L is the fibers initial optical density). If α₀L grows so does the TWM signal and his maximum moves towars high recording powers. The output powers detected in fibers with pumping shows a dramatic grow of the average value, however the relative value of the transient TWM signal didnt grow. In this case, if we increase the pumping level, the TWM signal maximum moves towards lower recording power. The gratings characteristics formation time decrease with the recording power and it was less (≈ ms without pumping) than typical values (≈10 ms) of the erbium life time in the excited state and down to 10 times less (≈ 0.1 ms) with pumping at λB = 980 nm. Direct comparison of the experimental results of the TWM signal without pumping with the theoretical values agrees qualitatively, but the relative amplitude of the TWM signal was 4~5 less than the spected from measurements of unsaturated optical absorption. Aditional investigation of gain saturation (in dynamic case and stationary) are needed to explain the results of TWM with pumping.

Master thesis

Fibra óptica,Rejillas de difracción,Ondas CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Efecto de la anisotropía de la fibra dopada con erbio sobre la estabilidad espectral, en potencia y en polarización, de la emisión de una fuente superluminiscente de doble paso

Effect of the anisotropy of the erbium ions in a double-pass superluminescent source on the stability of its spectral emission profile, power and polarization.

Marco Antonio Cortez Herrera (2015)

Por lo general las fibras ópticas dopadas con iones de erbio (EDF) se utilizan en régimen de amplificación (EDFA) o como fuentes de emisión en diversos dispositivos ópticos (láseres de fibra óptica y en fuentes de banda ancha). En cualquier caso, el efecto de la anisotropía de los iones de erbio en los procesos de absorción, emisión estimulada y emisión espontánea no se evalúa a pesar de su potencial contribución al rendimiento de tales dispositivos. En este trabajo el eje rápido de birrefringencia de las EDF se utiliza como referencia para el análisis de sus propiedades anisótropas. Para determinar el ángulo azimutal del eje rápido de birrefringencia de la EDF, se utilizaron las propiedades de la esfera de Poincaré y la evolución del estado de polarización de una señal de prueba (linealmente polarizada). Para mejorar la estabilidad de la polarización, el efecto de la birrefringencia residual inducida por la EDF y los componentes ópticos del arreglo experimental fue cancelado utilizando controladores de polarización helicoidales. El efecto de la anisotropía de los iones de erbio sobre la estabilidad espectral de la SFS, en potencia y en polarización se ha evaluado aplicando un haz de bombeo linealmente polarizado (980 nm) y variando su ángulo azimutal entre 0 y 90 °.

Optical fibers doped with erbium ions (EDF) are used in amplification regime (EDFA) or as emission sources in various optical devices (optical fiber lasers and broadband sources). In any case, the effect of the anisotropy of the erbium ions in the processes of absorption, stimulated emission and spontaneous emission is not evaluated in spite of its potential contribution to the performance of such devices. In this work the EDF’s birefringence fast axis is used as reference for the analysis of the anisotropic properties. To determine the azimuthal angle of the EDF fast axis of birefringence, the properties of the Poincaré sphere and the evolution of the polarization state of a test signal (linearly polarized) were used. To improve polarization stability, the effect of the residual birefringence induced by the EDF and the optical components of the experimental arrangement was controlled using helical polarization controllers. The effect of the erbium ions anisotropy on the spectral stability of the SFS, its power emission and polarization has been evaluated applying a linearly polarized pump beam (980 nm) and varying its azimuthal angle between 0 and 90°.

Master thesis

Fibra óptica CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Influencia de la migración espacial del estado excitado en la formación de las rejillas de población en fibras ópticas dopadas con tierras raras

Influence of a spatial migration of the excited states on formation of the population gratings in the rare-earth doped fibers

Liliana Orizel Martínez Martínez (2014)

En este trabajo, se analiza la influencia que tiene la migración del estado de excitación sobre la formación de las rejillas dinámicas de población en fibras de sílice dopadas con tierras raras, en particular en fibras dopadas con erbio (FDE). Se presentan los resultados experimentales del mezclado de dos ondas (MDO) transitorio producido por las rejillas dinámicas generadas en fibras ópticas con concentración de dopante de erbio en el rango de (640 – 5600) ppm; para la generación de las rejillas dinámicas se han empleado tres fuentes de luz con longitudes de onda de 1492, 1526, y 1568 nm, las cuales se encuentran dentro del espectro de absorción de los iones de erbio. Además, se presentan los resultados experimentales sobre la polarización de la fluorescencia en las mismas FDE excitadas por luz linealmente polarizada de las longitudes de onda antes mencionadas. Para explicar esta los datos de fluorescencia obtenidos se realizó un análisis teórico usando los modelos de dipolos independientes con orientación aleatoria y de anisotropía reducida, este último modelo se utilizó previamente para explicar datos experimentales del efecto polarization hole burning (PHB). También se presenta una simulación numérica sobre la migración espacial de los estados excitados en una red aleatoria con la interacción dipolo-dipolo de Förster, para ello se ha empleado el método de Monte Carlo. El conjunto de los resultados obtenidos indica que si hay migración espacial debido a tres factores: la acelerada relajación de las rejillas dinámicas, la reducción de las amplitudes de las rejillas dinámicas, y la polarización de la fluorescencia reducida de fluorescencia que ocurre en las fibras con alta concentración de erbio. Para una comparación cuantitativa probablemente sea necesario hacer una modificación del modelo de la red aleatoria introduciendo los clústeres de los iones de erbio.

In this work, influence of the excited state migration on formation of the population dynamic gratings in rare-earth doped fibers (and, in particular, in those doped with erbium) is analyzed. The experimental results on the transient two-wave mixing via dynamic gratings in fibers with erbium concentration (640-5600)ppm are presented; for their recording three different coherent light sources with wavelength 1492, 1526 and 1568nm from the absorption spectrum of the erbium ions were utilized. Also, the experimental results on polarization of the fluorescence from the same fibers excited by linearly polarized light of the above-mentioned wavelengths are presented. For explication of significant depolarization of the fluorescence, the model of the independent, randomly orientated dipoles with reduced anisotropy, utilized earlier for interpretation of polarization hole burning (PHB) effect, was used. The numerical simulation of the excited states spatial migration in a random lattice with Förster dipole-dipole type interaction was performed using Monte Carlo method. The set of the obtained results indicates that the spatial migration demonstrates itself in accelerated relaxation of the dynamic gratings, reduction of their amplitudes, and in additional depolarization of the fluorescence in fibers with high erbium concentration. For the quantitative comparison with the experimental results, some modifications of the model of the random lattice (probably, introducing the ion cluster formation) are needed.

Doctoral thesis

Optic fiber,Monte Carlo method,Population gratings,Erbium doped fibers,Método de Monte Carlo,Fibra óptica,Fibras dopadas con erbio,Rejillas de población CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Efficient Modulation Formats for High Bit-Rate Fiber Transmission

ARTURO GARCIA PEREZ José Amparo Andrade Lucio OSCAR GERARDO IBARRA MANZANO EDGAR ALVARADO MENDEZ MONICA TREJO DURAN (2012)

El tópico de este reporte incluye el estudio de formatos de modulación avanzada para sistemas de comunicación óptica de alta velocidad. Básicamente, el uso de modulación por polarización alternante es considerada por que reduce la interferencia entre símbolos causada principal-mente por efectos como Dispersión Cromática (CD), Dispersión por modo de polarización y efectos no lineales. El análisis comparativo entre los diferentes formatos se realiza mediante la obtención de sus diferentes espectros. Un análisis detallado de éstos y su dependencia al formato de modulación que lo genera es presentado. El artículo presenta análisis comparativo numérico utilizando el paquete comercial VPI Maker Transmission, donde los resultados obtenidos muestran que los formatos de polarización alterna presentan los mejores resultados a la velocidad de 40 Gb/s por canal.

The topic of this report will deal with the study of advanced modulation formats for high-speed optical communication systems. Basically, the use of alternate polarization modulation (alP) is considered in order to reduce the inter-symbol interference (ISI) caused mainly by effects such as Chromatic Dispersion (CD), Polarization Mode Dispersion (PMD) and Nonlinear effects. The comparative analysis among the different formats is carried out by means of the obtaining of its different spectrums. A detailed analysis of these and their dependency to the modulation format that generates it is presented. The article presents numerical comparative analysis using commercial software VPI Maker Transmission, where the results obtained show that the formats of alternating polarization are the best results at the bit rate of 40 Gb/s per channel.

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Fibra óptica Modulación Comunicaciones Fiber optic Modulation Communications

Diseño y caracterización de biosensores basados en fibra óptica

DANIEL ALBERTO RAZO MEDINA (2018)

En este trabajo de tesis se presenta el diseño e implementación de un biosensor óptico para la medición o cuantificación de la concentración de colesterol, contenida dentro de una muestra de suero humano. El sistema de medición está basado en propiedades ópticas debido a los cambios químicos que se producen por la interacción entre la concentración del colesterol presente en la muestra y el reactivo de colesterol enzimático (kit, Ref. 1011). Se presenta el diseño y construcción de un dispositivo electrónico capaz de traducir estas propiedades (por medio de la absorción) en variables físicas que pueden ser medibles e interpretadas para el usuario. La elaboración del biosensor se llevó a cabo inmovilizando la enzima de colesterol sobre la superficie de la fibra óptica plástica (con un diámetro de 600 μm del núcleo y 630 μm de revestimiento, una apertura numérica de 0.50) por medio de dos métodos (Dip-coating e Immerse), aplicando la técnica de sol-gel, con el objetivo de determinar cuál es el método que muestra mejores resultados para el sensado de la concentración de colesterol (Ambos procesos de inmovilización se sometieron a análisis de morfología y propiedades de detección). Los resultados obtenidos en este proyecto muestran un intervalo lineal, idóneo para garantizar la fiabilidad de las mediciones obtenidas, con un rango de operación de 170 a 200 mg/dl (4.4-5.2 mM), el dispositivo tiene la ventaja de ser portátil para realizar análisis in situ en un tiempo muy corto (120s), simple, bajo costo, fácil de usar y alta sensibilidad (2.0629 %T/mM−1). Finalmente, el biosensor de colesterol se ha aplicado con éxito para determinar la concentración de colesterol en muestras de suero humano comparando con los resultados realizados en un laboratorio clínico, ofreciendo una alternativa de biosensado.

Doctoral thesis

CIS- Doctorado en Ingeniería Eléctrica INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA MÉDICA Biosensor óptico - Diseño y construcción Colesterol - Medición Fibra óptica

Generación de fuentes de supercontinuo en sistema todo fibra

Yazmin Esmeralda Bracamontes Rodríguez (2015)

"En la actualidad se están desarrollando sistemas que se basan en el

aprovechamiento de la no linealidad de la fibra óptica. Un caso particularmente

interesante de la complejidad de las relaciones de los procesos no lineales es la

generación de supercontinuo (SC) en fibras ópticas.

En el presente trabajo de tesis se desarrollaron las fuentes de bombeo láser, para

la generación del SC. Estas fuentes utilizan las bondades de los fenómenos no

lineales tal como la rotación de polarización no-lineal, para realizar el amarre de

modos. Se realizaron 3 fuentes de bombeo láser que fueron utilizadas como

fuentes de bombeo para el sistema de SC. Dichas fuentes se clasificaron por el

ancho temporal de los pulsos como: fuente láser de pulsos largos (ns), una fuente

láser de pulsos cortos (ps), la tercera fuente de pulsos cortos genera varias

emisiones laser, solitones, paquetes de solitones y solitones acoplados.

En el estado del arte podemos encontrar sistemas para la generación del SC que

hacen uso de elementos no-lineales como fibras de cristal fotonico, altamente nolineales

etc. En el presente trabajo se propone el uso de fibra estándar SMF-28

torcida a 6 vueltas/metro como elemento no-lineal."

Doctoral thesis

Fibra óptica Teorías no lineales Láseres Espectroscopia CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA