Sensor de temperatura à fibra óptica de perfil D

Abstract

O presente trabalho apresenta, através de estudo computacional, duas configurações de sensores de temperatura à fibra óptica monomodo de perfil D utilizando o efeito de Ressonância de Plásmon de Superfície. Uma das configurações opera próxima à região de ressonância, resultando numa estreita faixa de operação com alta sensibilidade, enquanto a outra opera longe da região de ressonância, implicando numa larga faixa de operação e baixa sensibilidade. O elemento sensor é composto de uma fibra óptica monomodo de perfil D, metal depositado sobre a região do perfil D e meio externo, podendo ser líquido ou gás, que envolve a fibra óptica de perfil D metalizado. A faixa de operação do sensor é dinâmica e depende principalmente do meio externo que envolve a região do perfil D. O método utilizado para análise do sensor foi o ATR - (Attenuated Total Reflectance), verificando a variação da intensidade do sinal transmitido em função da temperatura. Para representar os sensores propostos, foram utilizados o modelo analítico proposto por Wang em 2005 e o modelo numérico usado por Al-Qazwini em 2011, com auxílio do software COMSOL Multiphysics, que usa o Método dos Elementos Finitos. Os resultados obtidos mostram que, operando em um comprimento de onda λ = 1550 nm em uma fibra monomodo de perfil D, utilizando o efeito de Ressonância de Plásmons de Superfície, é possível obter sensores de estreita faixa de operação (~ 20ºC) que chegam a ser até 100 vezes mais sensíveis (~ 0,03ºC⁻¹) que os sensores de larga faixa de operação (~ 200ºC). A configuração de faixa estreita, quando comparada à outros sensores de temperatura encontrados no mercado e na literatura, sem o uso do efeito de Ressonância de Plásmon de Superfície, possui a melhor resolução dentre os sensores avaliados. A partir dos resultados obtidos na dissertação, tem-se uma boa proposta para construção de sensores de temperatura utilizando fibra óptica monomodo de perfil D para o comprimento de onda de menor atenuação em fibras ópticas.