Analisis de efectos externos en patrones de speckle en tapers de fibras opticas multimodo. Estudio preliminar para un biosensor.

LONDERO, CAROLINA; CUADRADO LABORDE, CHRISTIAN; ANDRES, MIGUEL; DELGADO PINAR, MARTINA

Santa Fe

Congreso; 104º Reunion Nacional de la Asociación de Física Argentina; 2019

La fibra óptica confina la luz debido a que presenta una sección inhomogenea formada por un núcleo central y una cubierta concéntrica, el primero con un índice de refracción mayor que da lugar al fenómeno de reflexión total interna. Esta propagación de la luz produce en cada reflexión una onda evanescente que se propaga tangente a la superficie y que se extiende no más allá de los 200 nm. Rigurosamente, estas fibras ópticas se denominan de salto de índice y son guías de ondas electromagnéticas de material dieléctrico que poseen simetría cilíndrica. Al resolver las ecuaciones de Helmholtz para este tipo de guía se encuentran soluciones discretas que representan los modos de la misma. La presencia de la onda evanescente es consecuencia de la continuidad de los campos eléctricos y magnéticos.La cantidad de modos que guía una fibra depende tanto de la geometría (a: radio del núcleo) y apertura numérica de la misma (NA), como de la longitud de onda (\lambda) de trabajo. Para poder establecerla se define la frecuencia normalizada V=2 \pi a*NA/ \lambda, y ocurre que para V≤2.405 se guía un único modo (mono-modo), mientras que para V>2.405 la fibra es multimodo.Al iluminar una fibra óptica en el regimen donde V>2.405 con una fuente de luz coherente (láser), se excitarán varios modos guiados. Cada uno se propagará con una velocidad de fase dada de forma tal que pueden interferir constructiva o destructivamente entre ellos en la sección de la fibra a medida que se propagan. Asimismo, estos modos pueden acoplarse al perturbar la fibra e intercambiar parte de la energía que transportan. Como consecuencia de ambos fenómenos, la interferencia y el acoplo inducido por una perturbación, la intensidad a la salida de la guía se presenta una distribución espacial de puntos claros y oscuros que corresponden a zonas de interferencia constructiva o destructiva, denominado patrón de speckle.En este trabajo se empleó la presencia del speckle para medir el efecto del índice de refracción del medio que rodea la fibra. Con el fin de aumentar la interacción de los modos con el medio se realizó un taper en la fibra óptica. Se denomina así al adelgazando de la sección transversal de la fibra y existen diversas formas de producirlo, generalmente se realiza por medio de fusión y estiramiento.Con el procesamiento digital de imágenes se calculó la correlación entre los patrones de speckle obtenidos. Asimismo, se buscó aumentar la sensibilidad del método aplicando diversos filtros (Normalización, Butterworth y Lasca).