Desarrollo de un refractómetro puntual de inmersión de fibra óptica de alta precisión y resolución
El índice de refracción es una característica importante de los materiales. Su medición precisa permite distinguir entre diferentes materiales; determinar parámetros como concentración en soluciones, o monitorear dinámicas de reacciones químicas o biológicas. Los refractómetros se emplean ampliament...
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | México |
| Institución: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada |
| Repositorio: | Repositorio Institucional CICESE |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/3253 |
| Acceso en línea: | http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3253 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | info:eu-repo/classification/Autor/refractometro, Fresnel, reflexiones múltiples, diafonia intermodulacion info:eu-repo/classification/Autor/refractometer,Fresnel, multiplex reflection, crosstalk info:eu-repo/classification/cti/1 info:eu-repo/classification/cti/22 info:eu-repo/classification/cti/2209 info:eu-repo/classification/cti/220919 |
| Sumario: | El índice de refracción es una característica importante de los materiales. Su medición precisa permite distinguir entre diferentes materiales; determinar parámetros como concentración en soluciones, o monitorear dinámicas de reacciones químicas o biológicas. Los refractómetros se emplean ampliamente en ciencia, tecnología y estudios médico-biológicos. En los últimos años, ha habido un gran interés en el desarrollo de refractómetros de fibra óptica debido a sus posibilidades de realizar mediciones remotas con una punta de medición sumergible, que permiten automatizar mediciones, usarlas en aplicaciones de microfluidos y realizar mediciones in vivo. Sin embargo, la mayoría de las técnicas propuestas utilizan equipos de interrogación de altos costos y requieren tecnologías complejas para la fabricación de cabezales de fibra óptica. En este trabajo de tesis se analiza teórica y experimentalmente el comportamiento de un refractómetro sencillo y económico, basado en la reflexión de Fresnel en la punta de una fibra óptica monomodal. Para incrementar la exactitud de las mediciones, el refractómetro cuenta con un canal de referencia de potencia óptica incidente, mediante un interferómetro formado por rejillas de Bragg de baja reflectancia, ubicado en las cercanías de la punta de prueba. Para separar y distinguir las señales se empleó una técnica de reflectometría óptica en el dominio de las frecuencias. El trabajo de tesis investiga los efectos de reflexiones múltiples dentro del sistema fibra óptica, las cuales podrían resultar en errores sistemáticos en la medición del índice de refracción. Se ha desarrollado un modelo teórico de un refractómetro y se lleva a cabo el análisis de la influencia de las reflexiones múltiples al funcionamiento del refractómetro. Con el modelo teórico que considera estas reflexiones múltiples, entre los reflectores de referencia y la punta de prueba, se propone un algoritmo de procesamiento de señales para compensar los errores sistemáticos. También se ha desarrollado un prototipo experimental que utiliza un diodo láser estándar de telecomunicación con barrido en longitud de onda por temperatura y un fotodetector sencillo. Los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio confirmaron las conclusiones del modelo teórico. Se demostró la factibilidad de lograr una alta resolución y exactitud de medición al nivel de 2x10−5. |
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