Para este proyecto, se propone una metodología probada en proyectos anteriores para el desarrollo y obtención de las metas propuestas en el proyecto. Esta metodología abarca diversas actividades que pueden realizarse de manera separada y/o simultánea. En las diferentes etapas se detallan los apartados correspondientes:

Se llevará a cabo una revisión del estado del arte sobre sensores de fibra óptica basados en fibras especiales. Esta revisión incluirá fibras multinúcleo con núcleos acoplados y no acoplados. Esto es necesario porque, aunque los núcleos no estén acoplados, es posible acoplarlos reduciendo el diámetro de la fibra en procesos conocidos como tapering. De hecho, el adelgazamiento de la fibra multinúcleo en algunas aplicaciones puede aumentar la sensibilidad, lo cual se explorará en esta propuesta. Es importante mencionar que el CIO cuenta con el equipo necesario para realizar este adelgazamiento de fibras. Por otro lado se realizará una revisión de las publicaciones sobre fibras capilares. En particular, se pondrá atención a aquellos trabajos que usen este tipo de fibra para sensar variables de interés como temperatura, índice de refracción y deformación mecánica. Esta incluirá, además, fibras microestructuradas para evaluar diseños previos y poder discernir la innovación de nuestros diseños.

En paralelo a la revisión del estado del arte, se comenzará con el diseño y la simulación de nuevas fibras especiales. Se propone estudiar esta fibra de 3 núcleos y analizar, como punto de partida, su respuesta espectral ante cambios angulares en la polarización lineal de la luz. La razón para usar esta fibra como punto de partida es su disponibilidad, así como su asimetría que puede generar efectos relevantes para el sensado de deformaciones mecánicas. Es decir, se espera que al cambiar el ángulo de polarización, los índices efectivos de los supermodos soportados por esta guía cambien, y por lo tanto, la respuesta espectral de forma senoidal sufrirá un desplazamiento de fase con respecto al ángulo de polarización. Los resultados de las simulaciones podrán corroborar con la contraparte experimental, ya que se cuenta físicamente con esta fibra de 3 núcleos asimétrica. Esto permitirá determinar la longitud adecuada para diseñar y fabricar el sensor de rotación. Además, la validación de las simulaciones proporcionadas por las herramientas computacionales nos permitirá seguir adelante con diseños más complejos que incluyan fibras con diferentes geometrías. Por ejemplo, las fibras capilares pueden aportar versatilidad a los dispositivos diseñados y construidos debido a su capacidad de contener distintos gases y líquidos en su interior. Esto es importante ya que el diseño puede incluir secciones de fibra en la que la luz interactúa directamente con el líquido alojado en la fibra capilar. La simulación realizada en esta etapa incluirá entonces índices de refracción de líquidos como agua y solventes. La idea general de esta serie de estudios de simulación numérica es explorar el comportamiento de dispositivos de fibra que incluyen fibras multimodales fusionadas a fibras capilares de distintos diámetros. Especial atención se pondrá en los patrones espaciales de luz que inciden en las secciones transversales de las fibras multinúcleo. Es decir, las relaciones de fase e intensidad entre núcleo de fibras multinúcleo serán estudiadas. Esto ayudará, por ejemplo, a proponer mecanismos de operación para sensado de deformación mecánica.

Los resultados de la revisión bibliográfica y de los estudios numéricos servirán además para proponer fibras especiales con parámetros adecuados para sensado. Conviene señalar que para llevar a cabo el análisis numérico de las fibras especiales, se cuenta con diversos tipos de software especializado para el análisis de elementos finitos, la propagación en guías de onda y fibras ópticas, así como herramientas de análisis matemático general. Además, el equipo de trabajo cuenta con personal altamente calificado en el manejo de estos programas informáticos, lo que proporciona solidez a la realización de las simulaciones propuestas.

Estado del arte en sensores de fibra óptica usando fibras ópticas especiales. Se requiere una búsqueda exhaustiva respecto a las geometrías que se han empleado en el diseño de fibras especiales, así como las diferentes aplicaciones de sensado en las que se han empleado. La información recabada será dividida por tipo de fibra y sus aplicaciones. Esto nos servirá de referencia para determinar la innovación de los diseños propuestos, así como referencia para la redacción de manuscritos con los resultados obtenidos.

Herramientas computacionales para simular la respuesta de dispositivos de fibras especiales. Es necesario analizar las geometrías de las fibras a utilizar, ya sea para diseñar una fibra especial nueva o para usar una fibra especial previamente fabricada. Lo anterior con el objetivo de lograr la máxima interacción entre el campo óptico y la variable física, y de esta forma incrementar la sensibilidad cuando se usa como sensor. Toda vez que se diseñe la geometría de la fibra especial, se requiere entonces simular la respuesta espectral del sensor empleando dicha fibra especial. Esto nos permite determinar las dimensiones que tendrán los componentes del sensor, así como poder retroalimentar en caso de tener que optimizar.

Adquisición de materiales, accesorios y equipo indispensables para el desarrollo experimental del proyecto. En esta primera etapa se contempla la adquisición de materiales, accesorios y equipo que serán utilizados en la segunda etapa. Nuestro objetivo es no tener retrasos al iniciar experimentos en la segunda etapa.

En progreso...