Desarrollo de cavidades Fabry-Pérot de baja fineza de fibra óptica para su aplicación en sensores

Resumen

Este trabajo de investigación se ha centrado en el estudio y desarrollo de cavidades tipo Fabry-Pérot de baja fineza implementadas en fibra óptica, en la modelización y simulación de su respuesta, y en las técnicas de demodulación para recuperar su fase. Con objeto de fabricar estructuras simples y compactas, que aprovechen las propiedades sensoriales de diferentes materiales, se comienza con el desarrollo de nuevas cavidades cuya zona de interacción se encuentra fuera de la fibra óptica (cavidades extrínsecas), continúa con el depósito de materiales sobre su extremo (cavidades integradas) y evolución hacia cavidades fabricadas mediante la micromecanización del núcleo de la fibra óptica con capacidad de albergar diferentes materiales (cavidades intrínsecas). En el primer capítulo se presentan los fundamentos de los sensores interferométricos de fibra óptica y, en particular, de las cavidades Fabry-Pérot de baja fineza. La segunda parte del capítulo se centra en el estudio teórico de estas cavidades en función del material empleado (simples, con un medio transductor y dobles, con dos medios) y en las técnicas utilizadas para demodularlas: la interferometría de luz-blanca con una técnica homodina activar por rastreo de fase (cavidades extrínsecas) y la técnica homodina activa basada en la generación de dos señales en cuadratura mediante el empleo de dos redes de Bragg (cavidades extrínsecas e integradas). El segundo capítulo constituye el estudio y desarrollo de sensores basados en cavidades Fabry-Pérot extrínsecas con las técnicas mencionadas arriba. Se exponen los resultados para un sensor de desplazamiento y un sensor de vibración, y se presenta un amperímetro de fibra óptica basado en una membrana de silicio micromecanizada para medidas de alta y baja corriente eléctrica. A continuación se presenta un estudio teórico, contrastado experimentalmente, que permite modelar el comportamiento no line