Aplicação de modelos de sequências quase periódicas em guias de onda ópticos

Silva, José Patrocínio da

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2023-12-22

Guias de onda ópticos

Fibra de grade de Bragg

Sequencias quase periódicas.

Neste trabalho, são propostos guias de ondas baseados no direcionamento da luz através de meios com índices de refração sequenciados na direção de propagação. O modelo do núcleo de guiamento das estruturas está fundamentado no sequenciamento quase periódico do índice de refração que forma a região de propagação do sinal. Nesse contexto, modelos de fibras ópticas amplamente conhecidos são modificados para se adequar às estruturas de segmentação das regiões de guiamento do sinal óptico. Essas modificações possibilitam o desenvolvimento de novos modelos de dispositivos ópticos, como lasers, filtros e sensores ópticos. Um dos modelos mais tradicionais de segmentação aplicados em guias de ondas ópticos é a Grade de Bragg, também conhecida como Fibra de Grade de Bragg (FGB), onde o sequenciamento na região de propagação segue um padrão periódico. Mais recentemente, alguns modelos de sequências quase periódicas têm sido aplicados em cristais fotônicos, principalmente considerando a seção transversal do guia de onda. Neste contexto, é proposta uma nova estratégia de segmentação, baseada no sequenciamento quase periódico no índice de refração ao longo da direção de propagação. Serão investigadas estruturas de fracionamento do núcleo de guias de onda, aplicando modelos quase periódicos, como as sequências de Fibonacci, Thue Morse, Período Duplo e Octonacci, com o objetivo de comparar seu desempenho em relação aos guias que usam a Grade de Bragg como estratégia de segmentação. Para este estudo, será utilizado como ferramenta de simulação uma formulação matemática baseada no método dos elementos finitos, em conjunto com o método da propagação de feixes ópticos. Serão analisados os parâmetros de transmissão e reflexão nas interfaces entre os diferentes meios que compõem as sequências aplicadas.

One of the most traditional segmentation models applied in optical waveguides is the Bragg Grating, also known as Fiber Bragg Grating (FBG), where the sequencing in the propagation region follows a periodic pattern. More recently, some models of quasiperiodic sequences have been applied in photonic crystals, especially considering devices with onedimensional stratifi cation. In this work, waveguides based on directing light through media with refractive index sequenced in the propagation direction are proposed. The core guiding model of these structures is based on quasiperiodic sequencing of the refractive index that forms the signal propagation region. In this context, wellknown optical fiber models are modified to fit the segmentation structures of the signalguiding regions. Core fracturing structures of waveguide models were investigated by applying quasiperiodic models such as Fibonacci, Thue Morse, Double Period, and Octonacci sequences with the aim of comparing their performance with guides using Bragg Grating as a segmentation strategy. For this study, COMSOL® software was used to simulate various types of segmentation. Transmission and reflection parameters at the interfaces between the different media making up the applied sequences were analyzed. The results obtained show similarities between the transmission response of the proposed guides and quasiphotonic crys tals they were based on, but with the addition of absorptance, a phenomenon not previously observed. Another factor observed in the results was the applicability of these segmented waveguides as thermal sensors, even showing better responses than their periodic counterparts.