En general, la fabricación de dispositivos de fibra convencionales es simple y rápida gracias al desarrollo de empalmadoras comerciales basadas en fusión por arco eléctrico. Sin embargo, en el caso de fibras especiales cuyas características son diferentes a las fibras convencionales, el empalme entre fibras se vuelve un paso crítico de fabricación. En este proyecto se usarán dos diferentes equipos de empalme. Por un lado, se estudiará el uso de una empalmadora comercial de marca Fujikura que tiene la ventaja de ser accesible además de ser portátil y fácil de usar. Al mismo tiempo se evaluarán empalmes en el equipo especializado de procesamiento de fibra de marca Vytran que se encuentra en las instalaciones del CIO, León. Las ventajas de este último equipo radican en su versatilidad, la alineación azimutal entre caras de fibra y la capacidad de realizar empalmes con off-set. También se contrastarán las desventajas entre equipos de empalme. Por ejemplo, el equipo Vytran requiere una curva de aprendizaje más prolongada además de ser un equipo más costoso. Por otro lado, el equipo comercial Fujikura es menos versátil por lo que algunos diseños de dispositivos no podrán ser realizados en este equipo.

Para la interrogación óptica de los dispositivos fabricados se usarán fuentes de espectro amplio en la región del infrarrojo cercano. La elección de este rango espectral se debe a que la mayoría de los dispositivos de fibra comerciales operan en esta región. Al operar en esta región se puede hacer uso de dispositivos comerciales como polarizadores lineales, circuladores, aisladores y fibras birrefringentes que mantienen la polarización. Las fuentes que serán usadas en esta caracterización serán diodos superluminiscentes y fuentes de supercontinuo. Este tipo de fuentes son usadas típicamente en sensores de fibra debido a su ancho espectral de cientos de nanómetros. Es importante hacer notar que este tipo de fuentes de luz están disponibles en el Laboratorio de Optoelectrónica del CIO y han sido usadas previamente en artículos publicados, por lo que se cuenta con la experiencia en la operación y análisis de arreglos experimentales usando este equipo. Para el registro de los espectros de transmisión y reflexión se usará un analizador de espectros ópticos (OSA) con resolución de décimas de nanómetros. Este equipo se encuentra disponible en las instalaciones del CIO y también está disponible a través de las colaboraciones activas de nuestro grupo de investigación con instituciones como la UNAM, la Universidad de Guanajuato y la Universidad Autónoma de Tamaulipas. Para el caso de dispositivos basados en fibras multinúcleo, se espera observar espectros similares a los generados por dispositivos interferométricos como interferómetros Fabry-Perot y Mach-Zehnder. La ventaja de los dispositivos con fibras multinúcleo radica en que la precisión de los cortes y empalmes de las fibras usadas no requiere ser del orden de micras. Se ha demostrado que una precisión de milímetros en dispositivos multinúcleo es suficiente para fabricar dispositivos con respuestas sinusoidales bien definidas. Por otro lado, los dispositivos basados en fibras capilares pueden generar efectos anti-resonantes. Esto es particularmente importante ya que existe hoy en día un gran interés en el área de la fotónica por explotar este tipo de efectos anti-resonantes en una nueva generación de sistemas de comunicaciones ópticas. Se espera que, en el mediano plazo, la ciencia básica sobre efectos anti-resonantes en fibra así como las aplicaciones relacionadas crezcan exponencialmente.

La obtención de espectros individuales de cada uno de los dispositivos fabricados será importante ya que, para dispositivos de fibra y considerando un camino óptico relativamente largo entre dispositivos, la respuesta combinada de dos dispositivos se puede aproximar como la suma o la multiplicación de sus señales individuales. En general, la respuesta de los dispositivos conectados en serie se aproxima al producto de sus señales individuales; mientras que los dispositivos en paralelo generan una respuesta que se aproxima a la suma de las señales individuales. Lo anterior indica que los dispositivos individuales se pueden entender como bloques modulares para generar respuestas predeterminadas. Esto puede impactar no solo el área de sensado sino también el filtrado espectral de señales ópticas. Una vez obtenidos los espectros de transmisión y reflexión de los dispositivos, se propondrán arreglos experimentales más elaborados que incluyan varios dispositivos conectados en serie y en paralelo. En esta etapa se abordarán distintas técnicas en el procesamiento de los espectros obtenidos. Se comparará el contenido de frecuencias espaciales en las transformadas de Fourier de los espectros registrados y los resultados de este post-procesamiento serán usados como base de datos para herramientas de inteligencia artificial.

Para lograr los dispositivos planteados en el proyecto, y una vez adquiridas las fibras especiales, un proceso crucial es el empalme de fibras. Este proceso se realiza típicamente en fusionadoras automatizadas diseñadas para fibras convencionales. Por lo tanto, es necesario encontrar los parámetros de operación de estas fusionadoras comerciales para otro tipo de fibras, como las fibras especiales estudiadas en la etapa anterior. Además de las fusionadoras comerciales, se realizarán pruebas en equipo especializado de procesamiento de fibras. Este equipo está disponible en las instalaciones del CIO.

Con base en los diseños previamente estudiados se fabricarán dispositivos de fibras especiales que hayan demostrado resultados prometedores durante la etapa de estudio numérico. Se establecerán los errores experimentales de fabricación así como las capacidades técnicas en la reproducibilidad de dispositivos con fibras especiales.

Una vez fabricados, los dispositivos se interrogarán con fuentes de luz de amplio espectro en la región del cercano a infrarrojo. Se buscará caracterizar la respuesta de los dispositivos tanto en configuración de reflexión como en configuración de transmisión. Esto ayudará a determinar ventajas y desventajas de ambas configuraciones.

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