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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1255| Estudio teórico de la birrefringencia inducida al bobinar helicoidalmente una fibra monomodo y su aplicación a sensores de corriente eléctrica. Theoretical analysis of the induced birefringence by helically twists on a single mode fiber and its application as electric current sensors. | |
| DANIEL ESTEBAN MORA GARCIA | |
| ALFONSO GARCIA WEIDNER | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| polarización óptica, fibras ópticas monomodales, matrices diferenciales N | |
| Actualmente existe mucha disparidad en cuanto a los modelos matriciales para describir los fenómenos de polarización óptica. Esta disparidad se origina en la convención de signos adoptada para describir las matrices y vectores de polarización (i.e. matrices de Mueller o de Jones) los cuales dependen del sistema de coordenadas utilizado. Un error muy común que aparece en la literatura es la mezcla de matrices de polarización definidas en un sistema de coordenadas positivo, con matrices definidas en sistemas de coordenadas negativos dentro de un mismo modelo matemático. Motivados por esta discrepancia en los modelos de polarización y por la necesidad de tener un modelo matemático sólido que pueda ser utilizado en los proyectos de investigación que se llevan a cabo en el CICESE se desarrolló el presente trabajo de tesis. Existen diferentes componentes de polarización, siendo probablemente el más complejo de todos, el de una fibra óptica embobinada helicoidalmente. Esto es debido a que en este caso se tienen contribuciones independientes de birrefringencia lineal, circular, elíptica y dos fases topológicas distintas (Pancharatnam y Berry). Aunado a esto, si la fibra embobinada se quiere usar como sensor de corriente eléctrica, se debe incorporar un efecto no reciproco (no reversible en el espacio), el efecto Faraday. Por esta razón el punto central de este trabajo es el análisis teórico de un sensor de corriente eléctrica. Utilizando los lineamientos propuestos en la Convención de Nebraska para el cálculo de Jones - Mueller, se desarrolló un modelo matemático completo para describir la evolución de los estados de polarización en una fibra embobinada y su aplicación en sensores de corriente eléctrica. Se consideraron los casos de un sensor que opera por transmisión directa y un sensor que opera por reflexión al incorporar un espejo a la salida del sensor. Como los efectos de birrefringencia ocurren simultáneamente, las matrices diferenciales N de Jones y el método numérico de Runge-Kutta fueron empleados en los cálculos computacionales. Como consecuencia de las simulaciones numéricas que llevamos a cabo, el resultado más importante es que se demuestra que una fibra embobinada (con o sin efecto Faraday) se puede modelar de una manera aproximada por una sola matriz de birrefringencia circular. Nowadays there are a lot of discrepancies on the mathematical models that describe the optical polarization’s phenomenon. These discrepancies are created due to the adopted sign convention that is used when describing the polarization vectors and matrixes (i.e. Mueller’s or Jones’) that depend on the applied coordinate system. Authors often involve on the same model, matrixes with a positive system and matrixes with a negative system. These errors, and the need to have a solid mathematical model, a model which can later be used on other projects at CICESE, served as this theses’ motivations. There are different polarization components, being possibly the most difficult, the component of an optical fiber twisted helically. This is because a linear, a circular and an elliptical birefringence are caused; on top of that two topological phases (Pancharatnam’s and Berry’s) appear. If we want to use the optical fiber coil as an electrical current sensor, one must incorporate the non-reciprocal (since it’s not reversible in space) Faraday’s effect. Which is why, the core of this study is a current sensor theoretical analysis. Using the statements proposed by the Nebraska Convention for the Jones – Mueller calculus, a full mathematical model was developed in order to describe the polarization state evolution along a twisted fiber and its application as a current sensor. In this analysis, two cases were considered; a sensor operating with a direct transmission and a sensor operating by reflection when a mirror is collocated at the end of the fiber coil. Since the birefringence effects occur simultaneously, Jones’ N differential matrixes and the Runge-Kutta numerical method were used during the computations. As a numerical simulations consequence that were done, the most important result shows that one can model the helically twisted optical fiber approximately as a circular birefringence retarder. | |
| CICESE | |
| 2014 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Mora García, D.E.2014.Estudio teórico de la birrefringencia inducida al bobinar helicoidalmente una fibra monomodo y su aplicación a sensores de corriente eléctrica.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.116 pp | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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