Estudio de la respuesta de un sistema de dos interferómetros Fabry-Pérot extrínsecos de fibra óptica en paralelo y en serie

Abstract

Se realizó un estudio de la respuesta de un interferómetro Fabry-Pérot de dos cavidades en serie y dos interferómetros Fabry-Pérot en paralelo con el propósito de explorar la posibilidad de mejorar las técnicas actuales de medición al mejorar la resolución en la medición de los cambios en la longitud de camino óptico del interferómetro Fabry-Pérot extrínseco partiendo de primeros principios. Se aplicaron tres variantes del interferómetro Fabry-Pérot, a saber, simple, en serie, y en paralelo, en distintas condiciones y con diversos materiales. Para establecer las bases conceptuales y desarrollar técnicas de medición pertinentes y necesarias en las observaciones controladas. El presente estudio se dividió en tres partes donde cada una corresponde con una variante del interferómetro. De los resultados se pudo evidenciar que para la primera parte, correspondiente al interferómetro simple, existen algoritmos que permiten la medición precisa de la longitud de camino óptico como, el cambiar al espacio de Fourier, donde la resolución máxima es del orden de 10 𝜇m (sin técnicas especializadas) además de brindar un estimado de la exactitud de los elementos del sistema. Para la segunda parte, correspondiente al interferómetro en serie, en donde las cavidades pueden ser ambas de materiales sólidos, sólido y líquida, sólida y gas, o gas y líquido. Se determinó que en los materiales líquidos existen problemas de estabilidad y planitud en la interfaz entre los medios dieléctricos debido a la propiedad inherente de los liquidos denominada capilaridad. Además se pudo determinar el índice de refracción del agua desionizada en el intervalo de longitudes de onda 𝜆 = [1510 nm, 1590 nm] donde además se pudo observar los efectos de la absorción de la luz así como una dependencia de la longitud del medio en los parámetros del modelo relacionados con el coeficiente de pérdidas asociadas con los medios dieléctricos. De la tercera y última parte, se pudo identificar un rango óptimo para medición automatizada y una segunda escala de medición que amplifica hasta en tres órdenes de magnitud la resolución del espacio de Fourier, logrando detectar variaciones nanométricas. Por lo tanto, se concluye que es posible alcanzar una resolución nanométrica haciendo uso de algunas variantes del interferómetro Fabry-Pérot extrínseco de dos cavidades y que es posible desarrollar dispositivos que operen haciendo uso de dicho fenómenos bajo ciertas condiciónes en los rangos específicados.