Sensor óptico de variações de índice de refração baseado em interferência multimodal

dc.contributor.advisorOsório, Jonas Henrique
dc.contributor.refereeRubinger, Rero Marques
dc.contributor.refereeCotta, Alexandre Alberto Chaves
dc.contributor.refereeOsório, Jonas Henrique
dc.creatorCarvalho, João Gabriel Marques de
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9936143362678858
dc.date.accessioned2026-05-19T17:00:47Z
dc.date.issued2026-02-27
dc.description.abstractThis work presents the development, theoretical modeling, and experimental validationofarefractive index sensor based on multimode interference, employing a Singlemode–No-Core–Singlemode (SNCS) interferometric structure. The proposed approach explores multimodeinterference and the self-imaging phenomenon in optical fibers, with emphasis on theuseofano-core fiber as the multimode region in order to enhance the interaction betweentheevanescent field and the surrounding medium. Initially, the fundamental principles of opticalwaveguiding, multimode interference, and SMS-type configurations are reviewed, togetherwith the main theoretical models reported in the literature. Subsequently, the spectral responseof the SNCS structure is analyzed through numerical simulations implementedinPython,reproducing previously reported results and validating the adopted theoretical framework.Experimentally, the structure was fabricated by direct fusion between standardtelecomsingle-mode fibers and a no-core fiber segment, and characterized using a broadbandopticalinterrogator. Refractometric measurements were performed by immersing the sensorinaqueous glycerin solutions with different concentrations, revealing linear and reproduciblespectral shifts as a function of the external refractive index. The results demonstratehighsensitivity and structural simplicity, confirming the potential of the SNCS configurationforrefractometric sensing applications, particularly in environmental monitoring andliquidsolution control.
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.areastematicasdaextensaoTrabalho
dc.description.concentrationÓptica e Fotônica
dc.description.odsODS 3: Saúde e bem-estar
dc.description.odsODS 6: Água potável e saneamento
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.odsODS 13: Ação contra a mudança global do clima
dc.description.relatedResearchProjectSensor óptico de variações de índice de refraçãobaseadoeminterferência multimodal
dc.description.researchLineSensoriamento Óptico e Fotônica Aplicada
dc.description.resumoEste trabalho apresenta o desenvolvimento, a modelagem teórica e a validação experimentalde um sensor de índice de refração baseado em interferência multimodal, utilizandoumaestrutura interferométrica do tipo Singlemode–No-Core–Singlemode (SNCS). Apropostafundamenta-se na exploração da interferência multimodal e do fenômeno de autoimagememfibras ópticas, com ênfase na utilização de uma fibra sem núcleo como região multimodo, demodo a intensificar a interação do campo evanescente com o meio externo. Inicialmente, sãorevisados os fundamentos do guiamento óptico, da interferência multimodal edasconfigurações do tipo SMS, bem como os principais modelos teóricos descritos na literatura.Em seguida, a resposta espectral da estrutura SNCS é analisada por meio de simulaçõesanalíticas implementadas em Python, reproduzindo resultados previamente reportadosevalidando o arcabouço teórico adotado. Experimentalmente, a estrutura foi fabricadaporfusão direta entre fibras monomodo padrão telecom e um segmento de fibra semnúcleo,sendo caracterizada por meio de um interrogador óptico de banda larga. Ensaiosrefratométricos foram realizados com a imersão do sensor em soluções aquosas de glicerinaem diferentes concentrações, evidenciando deslocamentos espectrais lineares emfunçãodoíndice de refração do meio externo. Os resultados demonstram elevada sensibilidadeesimplicidade construtiva, confirmando o potencial da estrutura SNCS para aplicaçõesemsensoriamento refratométrico, especialmente em monitoramento ambiental e controledesoluções líquidas.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.identifier.citationCARVALHO, João Gabriel Marques de. Sensor óptico de variações de índice de refração baseado em interferência multimodal. 2026. 79 p. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60768
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeInstituto de Ciências Naturais (ICN)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectInterferência multimodal
dc.subjectSensor óptico
dc.subjectÍndice de refração
dc.subjectFibras ópticas
dc.subjectMultimode interference
dc.subjectOptical sensor
dc.subjectRefractive index
dc.subjectOptical fibers
dc.subject.cnpqFísica
dc.titleSensor óptico de variações de índice de refração baseado em interferência multimodal
dc.title.alternativeOptical refractive index sensor based on multimode interference
dc.typedissertação

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