A Caracterização das LPGs quanto ao Índice de Refração

Para proceder a caracterização das redes quanto ao índice de refração do meio externo, foram utilizados os equipamentos apresentados no esquema da Figura 23. Sabendo-se que as redes são sensíveis a variações de temperatura, tensões longitudinais e curvaturas (BHATIA, 1996), foram tomadas precauções para que esses parâmetros fossem mantidos constantes durante as caracterizações. As fibras que continham as redes gravadas sempre foram bem fixadas com fita isolante em um suporte rígido de vidro. Durante a realização das medidas era mantido ligado o aparelho de ar condicionado do laboratório e as temperaturas das substâncias utilizadas, bem como do ambiente, eram medidas com um termômetro químico de mercúrio (Incoterm 169351/03) com resolução de ± 0,5ºC.

Antes mesmo de ligar a fonte de luz LED superluminescente e o analisador de espectros óticos (OSA, Anritsu MS9710B), operando com resolução de 1 nm e estabilidade em comprimento de onda de ± 5 pm, que foi utilizado para monitorar e gravar em disquete as posições espectrais dos

(i) A limpeza dos beckers onde as amostras dos fluidos seriam inseridas com detergente lava-louça, com posterior enxágue em água e secagem com papel toalha.

(ii) A inserção, nos beckers limpos, de pequenas amostras dos seguintes fluidos: água destilada, álcool etanol, tíner, aguarrás e querosene. Para todas as redes sempre foram utilizadas as mesmas substâncias.

(iii) O controle da temperatura das substâncias utilizadas com um termômetro químico de mercúrio (Incoterm 169351/03) com resolução de ± 0,5ºC.

(iv) A limpeza de uma seringa de vidro, que seria utilizada para depositar pequenas porções dos fluidos sobre as redes, com detergente lava-louça, com posterior enxágue em água e secagem com papel toalha.

Após ser feita essa primeira organização, procedia-se a instalação da fibra que continha a LPG no suporte de vidro. Após a certificação da fixação da fibra, conectava-se um dos seus extremos ao LED e o outro ao OSA. A região da fibra que continha a LPG não ficava em contato direto com o vidro. Havia uma folga suficiente para se encaixar uma lâmina de vidro de tal forma que a mesma não se encostasse à fibra. Essa lâmina era posicionada antes dos fluidos serem depositados sobre a LPG com o auxílio da seringa.

Quando as amostras já se encontravam na mesma temperatura, de 20 ± 1ºC, iniciava-se o

procedimento experimental salvando o espectro da LPG imersa no ar. Depois os fluidos eram depositados sobre a LPG, com o auxílio da seringa, em uma quantidade apenas suficiente para cobrir a rede. O espectro com a rede imersa no fluido então era salvo. Em seguida a lâmina de vidro depositada sob a LPG era cuidadosamente retirada, lavada com água e detergente lava-louça, enxaguada e seca com papel toalha. O mesmo processo de lavagem acontecia com a seringa. Com o auxílio de um lenço de papel, que era aproximado muito suavemente da LPG, eram absorvidas pequenas gotículas do fluido que ainda poderiam estar em contato com a rede. A próxima amostra que era captada com a seringa servia para “enxaguar” a seringa internamente; por isso era descartada. A amostra captada após esse “enxágue” é que era depositada sobre a LPG para um novo espectro ser salvo. O depósito das amostras sobre a rede aconteceu na seguinte ordem: água, álcool, tíner, aguarrás e querosene. Nos intervalos entre os depósitos das diferentes amostras sobre a LPG, sempre era salvo o espectro da rede imersa no ar para assegurar a eficiência do processo de limpeza.

Figura 23: Esquema da montagem com equipamentos utilizados para a caracterização das LPGs quanto ao índice de refração do meio externo.

O índice de refração de cada amostra foi medido com um refratômetro Abbe em três comprimentos de onda ( 488,0 nm, 514,5 nm e 632,8 nm) de lasers de Ar+ e He-Ne a uma temperatura de 20±1ºC. A equação de Cauchy de segunda ordem (LI e WU, 2004), apresentada

como Equação 52, foi empregada para estimar o índice de refração das amostras na faixa do espectro infravermelho, na qual se situava o comprimento de onda da fonte de luz utilizada, no caso do LED superluminescente (Superlum, Pilot-2), operando na faixa de 1445 nm a 1645 nm, com comprimento de onda central em 1544,2 nm e largura de banda de 58,8 nm.

( )

λ A B

n = + (52)

A Tabela 7 apresenta o intervalo de dias decorridos, desde a gravação até a caracterização quanto ao índice de refração do meio externo, para cada rede.

A análise dos espectros, para o levantamento do comprimento de onda do vale de atenuação das LPGs imersas nos diferentes fluidos, foi feita através do ajuste de múltiplas gaussianas, após ser traçada uma linha de base, com o programa Origin.

Tabela 7: Especificação do intervalo de tempo decorrido desde a gravação até a caracterização das redes quanto ao índice de refração do meio externo.

rede gravação até a caracterização da rede intervalo de tempo decorrido desde a quanto ao índice (dias)

LPG1 23 LPG2 7 LPG3 164 LPG4 0 LPG5 7 LPG6 130 LPG8 8 LPG9 105 LPG10 33 LPG11 73

Os dados experimentais dos valores dos índices de refração de cada amostra, juntamente com o comprimento de onda do vale de atenuação das LPGs imersas nessas mesmas amostras, foram plotados em gráficos que estão apresentados na Figura 63 e no Anexo 4. No eixo das abscissas ficaram os índices de refração e no eixo das ordenadas os comprimentos de onda. Nos pontos plotados nesse gráfico foi feito um ajuste com a equação de Chiang (CHIANG, LIU, NG et

al, 2000) representada pela Equação 47. No ajuste foram sempre utilizados os valores fixos:

Λ = 407 µm, nex0 = 1 (ar) e ρ = 62,5 µm. Os parâmetros variáveis foram u∝, λ0 e nca. A raiz da

função de Bessel J0 mais próxima do valor encontrado nos ajustes, u∞, correspondeu ao modo de

casca linearmente polarizado LP0n para cada uma das redes caracterizadas (SPIEGEL, 1973).