Desenvolvimento de Tecnologias de Sensoriamento Utilizando Interferômetros do Sagnac em Fibra na Região do Infravermelho e Terahertz
Nome: JOAO PAULO LEBARCK PIZZAIA
Data de publicação: 12/12/2025
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| ARNALDO GOMES LEAL JUNIOR | Coorientador |
| CAMILO ARTURO RODRIGUEZ DIAZ | Examinador Interno |
| CARLOS ALBERTO FERREIRA MARQUES | Examinador Externo |
| CARLOS EDUARDO SCHMIDT CASTELLANI | Presidente |
| MARCELO MARTINS WERNECK | Examinador Externo |
Páginas
Resumo: Sensores ópticos destacam-se por sua elevada sensibilidade, dimensões e peso reduzidos, imunidade à
interferência eletromagnética e segurança em ambientes potencialmente explosivos. Entre as diversas
configurações existentes, o interferômetro de Sagnac é amplamente reconhecido por seu uso em giroscópios
ópticos de alta precisão, mas tem sido progressivamente empregado em aplicações de sensoriamento de
diferentes grandezas físicas devido à sua alta sensibilidade. Entretanto, como ocorre em outros sistemas
ópticos em fibra, sua implementação prática pode ser limitada pelo custo associado a componentes ópticos e
instrumentos de análise, como o analisador de espectro óptico (OSA). Nesta Tese, são apresentadas a
modelagem matemática e o desenvolvimento numérico e experimental de diferentes configurações de
interferômetros de Sagnac, desde montagens simples até arranjos com múltiplos elementos ópticos no laço.
O foco do trabalho está na redução do custo de implementação e manutenção de interferômetros ópticos de
Sagnac, sem comprometer a sensibilidade, bem como na proposição de novas aplicações operando na região
espectral de terahertz. Em uma das configurações propostas, foi desenvolvido um sensor de força baseado
em uma montagem simples do interferômetro de Sagnac, utilizando fibra monomodo padrão como elemento
sensor em substituição à fibra mantenedora de polarização usualmente empregada. Essa modificação
permitiu medições confiáveis com sensibilidade de –0,116 nm/N, além de reduzir significativamente o custo
de manutenção, uma vez que a substituição da fibra é de baixo custo em caso de ruptura por sobrecarga.
Para o monitoramento de vibração, foi implementada uma configuração simplificada capaz de operar em
uma ampla faixa de frequências (50–22.000 Hz), com alta precisão e repetibilidade. Na região de terahertz,
foi modelado e simulado um sensor para medição do índice de refração baseado em fibra de cristal fotônico,
obtendo-se coeficientes de correlação de 0,999 e 0,987 para ajustes polinomiais de terceira e segunda ordem,
respectivamente. Os resultados demonstram que as configurações propostas mantêm elevados níveis de
sensibilidade ao mesmo tempo em que reduzem substancialmente os custos de implementação e manutenção.
Dessa forma, o trabalho contribui para o avanço na pesquisa e no desenvolvimento de sensores ópticos
baseados em interferômetros de Sagnac, tornando-os alternativas mais simples, acessíveis e viáveis para
aplicações científicas e industriais.
