Estudio e implementación de filtro tipo peine de doble interferómetro para aplicación en láseres de fibra óptica

Abstract

En este trabajo de tesis, se presenta el desarrollo de un filtro tipo peine de doble interferómetro, el cual está conformado por un interferómetro Mach-Zehnder de doble paso y un interferómetro de Sagnac (Dual-pass Mach-Zehnder and Sagnac Interferometer, DMZI-SI), en donde el interferómetro de Sagnac (Sagnac Interferometer, SI) cuenta con un tramo de fibra mantenedora de polarización (Polarization Maintaining Fiber, PMF). Además, en el arreglo propuesto se utilizaron componentes ópticos como controladores de polarización (Polarization Controllers, PCs) de tres bobinas, fibra óptica monomodo estándar (Single-mode Fiber, SMF-28) y PMF. El filtro DMZI-SI permite modificar el patrón de interferencia de diferentes maneras, una de ellas es controlando el estado de polarización a través de los PCs lo que proporciona un control más preciso de la amplitud de las franjas de interferencia, por otro lado, también se puede modificar haciendo diferentes variaciones en el interferómetro Mach-Zehnder (Mach-Zehnder Interferometer, MZI), haciendo un corte en uno de los brazos para acercar las interfaces de las fibras e ir variando la distancia de separación entre ellas, primero con la ayuda de una empalmadora, después utilizando una base de 3 ejes y un ferrule, por último, empalmar una fibra sin núcleo entre ambos tramos de fibra estándar del brazo. Estos procedimientos se realizaron experimentalmente resaltando dentro de los resultados obtenidos una amplitud en las franjas de entre 21.56 y 22.1 dBm con una separación entre ellas de Δλ = 0.66 nm, una excelente planicidad en el patrón de interferencia; para terminar, se comprobó el comportamiento de manera cualitativa al realizar una comparación por medio de un análisis numérico en MATLAB a través de las matrices de Jones de cada uno de los elementos de fibra del filtro DMZI-SI. Como aplicación del filtro, se implementó experimentó el filtro DMZI-SI dentro de un sistema láser, con la finalidad de obtener un láser multilongitud de onda de fibra óptica (Multi-Wavelength Fiber Laser, MWFL), teniendo como resultado la selección desde una hasta siete emisiones láser manipulando los PCs, con una separación del ancho espectral entre líneas cercanas entre Δλ = 0.58 - 0.64 nm, de fácil conmutación y selección de distintas longitudes de onda presentando valores de relación de supresión de modo lateral (Side Mode Suppression Ratio, SMSR) que superan los 27.35 dB.