Fibras ópticas adelgazadas recubiertas con P3HT-RR para aplicación de sensado

La presente tesis aborda la investigación teórica, el estudio y el análisis modal de las guías de onda de simetría cilíndrica describiendo de forma puntual sus características, parámetros y ecuaciones que gobiernan tanto su funcionamiento y condiciones que le permite ser un canal de transmisión de radiación electromagnética, como lo es la fibra óptica monomodal con salto de índice gradual, así como la construcción y fabricación de distintos perfiles modificando su estructura geométrica transversal mediante la técnica de fusión calentamiento-estirado dando origen a las microestructuras llamadas fibras ópticas adelgazadas (tapers). Estas microestructuras fabricadas poseen ventajas para el desarrollo y aplicabilidad en sensores ópticos, debido a que facilitan la reproducción de zonas con campos evanescentes más intensos. Cuando a dichas microestructuras se incorporan mediante la técnica de depósito por goteo materiales poliméricos con propiedades de conductividad eléctrica generan y reproducen cierto tipo de fenómeno físico en la interfaz fibra óptica-polímero conocidos como resonancias electromagnéticas. A partir de la técnica numérica avanzada modelado de elementos finitos integrada en el software de simulación COMSOL Multiphysics, del cual se utiliza la herramienta Análisis Modal, se analizan y discuten los resultados obtenidos por el modelo de cuatro perfiles geométricos distintos representando a la zona transversal adelgazada de una fibra óptica más el perfil de la fibra óptica estándar sin modificar a tres diferentes longitudes de operación para cada uno. Lo anterior, con el fin de observar e identificar los modos de propagación que conforman a los primeros cuatros grupos de los modos linealmente polarizados y distribuciones de la intensidad de potencia incidente. Finalmente, se concluye con la respuesta espectral, curva de absorción y transmitancia de la fibra óptica adelgazada que se construye y fabrica a partir de la metodología experimental descrita recubierta con el material polimérico e induciendo microcurvaturas de forma mecánica para la evaluación y respuesta sensitiva de estas configuraciones para la investigación y desarrollo sensores ópticos.

The present thesis addresses the theoretical research, study and modal analysis of cylindrical symmetry waveguides, describing their characteristics in a specific way, parameters and equations that govern both its operation and conditions allowing it to be a channel of transmission of electromagnetic radiation as is the monomodal optical fiber with gradual index jump, as well as the construction and manufacture of different profiles modifying their transverse geometric structure by means of the heating-stretch fusion technique giving rise to the microstructures called thinned optical fibres (tapers). These manufactured microstructures have advantages for the development and applicability in optical sensors because they facilitate the reproduction of areas with more intense evanescent fields than by incorporating polymeric materials with drop casting technique electrical conductivity properties generate and reproduce a certain type of physical phenomenon at the fiber-optic interfacepolymer known as electromagnetic resonances. From the advanced numerical finite element modeling technique integrated in the COMSOL Multiphysics simulation software of which the Modal Analysis tool is used, the results obtained by the model of four different geometric profiles are analyzed and discussed representing the thinned cross-section of an optical fibre plus the unmodified standard optical fibre profile at three different operating lengths for each in order to observe and identify the propagation modes that make up the first four groups of linearly polarized modes and distributions of incident power intensity. Concluding, with the spectral response, absorption and transmittance curve of the thinned optical fiber that is constructed and manufactured from the experimental methodology described coated with the polymeric material and inducing microcurvaturas mechanically for the evaluation and sensitive response of these configurations for research and development of potential optical sensor systems.