Supermode interferometer in coupled multicore fiber for multisensing applications

Abstract

Estudiamos un interferómetro de supermodo compacto para la detección simultánea de múltiples parámetros, implementado en una fibra óptica multinúcleo acoplada (MCF), e incorporamos esta novedosa configuración interferométrica al diseño de un láser de fibra para medir parámetros físicos como temperatura, deformación, estabilidad y torsión, ampliando así su potencial en aplicaciones de detección de alta precisión. Esta arquitectura permite la excitación e interferencia de supermodos guiados, cuyo patrón de interferencia espectral es extremadamente sensible a perturbaciones externas, mediante la fusión de un segmento de MCF acoplado entre fibras monomodo estándar. Mientras que la deformación axial modifica la propagación de fase efectiva de los supermodos, lo que se traduce en un desplazamiento de la franja medible en el espectro interferométrico, las variaciones de temperatura modifican el índice de refracción y la longitud del camino óptico de la fibra, lo que se traduce en desplazamientos espectrales predecibles. Además, mediante efectos fotoelásticos, la deformación torsional provoca cambios en los índices de refracción del núcleo, lo que se traduce en desplazamientos de la longitud de onda únicos que pueden distinguirse de otras perturbaciones. Cada magnitud física puede medirse con alta sensibilidad y precisión mediante la observación espectral de la interferencia supermodo en un analizador de espectro óptico (OSA). El interferómetro de supermodo propuesto representa una plataforma prometedora para la detección flexible, pasiva y multifuncional en la monitorización estructural, el control de procesos industriales, etc., gracias a su fácil fabricación mediante el empalme por fusión de fibra óptica estándar, su robustez mecánica y su compatibilidad con los componentes de telecomunicaciones actuales. Este trabajo mejora la comprensión y la aplicación práctica de los interferómetros basados en fibra multinúcleo para problemas reales de multidetección.