Simulação do comportamento espectral de redes de período longo em fibra óptica

Esta tese é dedicada às redes de período longo, LPG’s, em fibra óptica, escritas por exposição a radiação ultravioleta (UV) ou por exposição a descargas eléctricas, e às suas aplicações em comunicações ópticas e em sistemas sensores. Numa primeira fase estudaram-se os aspectos teóricos fundamentais para a compreensão das LPG, nomeadamente os dois modelos matemáticos propostos na literatura, para a transmissão espectral de uma LPG, o modelo de duas camadas e o modelo de três camadas. Em seguida, estudou-se o deslocamento do comprimento de onda ressonante perante mudanças de parâmetros externos. Aqui, verificou-se que para variações da temperatura no exterior da LPG, o deslocamento do comprimento de onda ressonante é linear. Por outro lado, para variações de índice de refracção exterior, verificou-se que à medida que o índice exterior se aproxima dos valores do índice de refracção da bainha, o comprimento de onda ressonante tende para valores mais baixos. Por último, realizou-se um estudo da transmissão espectral de duas aplicações que envolvem LPG’s, nomeadamente dois tipos de interferómetros e filtros ópticos. Numa segunda fase, foi desenvolvida uma ferramenta de simulação destes modelos, que permitia não só a obtenção dos espectros de transmissão das LPG’s mas também a obtenção das curvas de phase matching em função do período da rede e do comprimento de onda ressonante. A aplicação permitia também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refracção exterior ou da temperatura. Para além disso, essa ferramenta realiza a simulação dos espectros de transmissão de filtros ópticos e de interferómetros de Michelson e de Mach-Zehnder construídos com base em LPG’s. A última fase do trabalho, a componente laboratorial, foi realizada na Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos do INESC Porto, onde foram construídos e testados os dispositivos estudados anteriormente, com o intuito de validar a aplicação desenvolvida. A ferramenta de simulação demonstrou ser capaz de simular de forma adequada os diversos aspectos do comportamento das LPG’s que foram estudados. A comparação dos resultados obtidos permitiu concluir que o modelo mais correcto para o estudo das LPG’s é o modelo de três camadas, o que está de acordo com o esperado.

Entre a Madeira e as Antilhas: a emigração para a Ilha de Trindade: século XIX

As crises agrícolas, o sistema de colonia vigente na ilha, o excesso demográfico, a Guerra Civil entre 1820-1834, e um recrutamento militar obrigatório sem precedentes, afectaram o quotidiano dos madeirenses. Também a indústria do vinho, âncora da economia de exportação vinícola insular, entrou em declínio na segunda metade do século XIX, originando graves crises de subsistência. Todo este panorama contribuiu para uma onda emigratória dos insulares Madeirenses. Na ilha da Madeira existia uma colónia de mercadores ingleses e a ínsula era um importante interposto comercial britânico, nas rotas atlânticas das embarcações para as Índias Ocidentais. Na sequência da crise de mão-de-obra nas Antilhas Britânicas, com as proprietários a procurarem colonos para substituírem os antigos escravos, emancipados em 1834, os madeirenses eram vistos como bons candidatos, descritos como excelentes trabalhadores e artífices competentes. Surgiu, desde cedo, um sistema de aliciamento dos ilhéus para as plantações inglesas do Caribe. Em 1834-35 ocorreram as primeiras levas para a Ilha de Trindade, viagens garantidas pelo armador João de Freitas Martins e financiadas pelos proprietários da possessão inglesa. Entre 1834-47 saiu o maior número de madeirenses para a Ilha de Trindade, em toda a centúria oitocentista. O Anglicanismo praticado pelos britânicos na Ilha da Madeira era tolerado, mas não ensinado aos insulares, visto que havia uma religião de Estado em Portugal, o Catolicismo Apostólico Romano. Com a chegada do escocês Robert Kalley, em 1838, o pregador desencadeará um trabalho de propagação do protestantismo na Madeira e criará um número crescente de seguidores na ilha. Em 1846, criticado e acusado pelas autoridades civis e eclesiásticas, repudiado pela comunidade anglicana britânica, e perseguido pela população, sairá clandestinamente da Madeira. Muitos outros insulares também sairão da ilha, desembarcando a maior parte em Trindade, que estando próxima da costa da Venezuela, se tornará ilha de passagem para o vasto continente americano. Muitos ilhéus são os antepassados dos madeirenses presentes em Trindade, hoje elos de ligação com o passado, luso-descendentes activos da comunidade madeirense, a exemplo da Associação Portuguesa Primeiro de Dezembro, na história de Trindade e Tobago.

Investigação numérica do desempenho de um sensor de fibra ótica de índice de refração, baseado em SPR e utilizando COMSOL multiphysics

Esta tese é dedicada aos sensores de fibra ótica especificamente aos sensores baseados no fenómeno de ressonância de plasmão de superfície, SPR (Surface Plasmon Resonance), gerados em fibras óticas com configuração do tipo “D”, para aplicação em sensores refratométricos. Numa primeira parte desta dissertação são descritos os aspetos teóricos fundamentais para a compreensão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície e a sua utilização em sistemas sensores. Estes fenómenos ocorrem na superfície de interface entre metais e outros meios materiais, sendo capazes de afetar as propriedades em reflexão e transmissão de uma onda eletromagnética incidente (feixe luminoso), de uma forma que é fortemente dependente dos meios na proximidade do metal. Assim, a medição das propriedades do feixe luminoso, como por exemplo o comprimento de onda de ressonância com SPR, permite monitorizar esses meios. Numa segunda fase foi implementada a simulação destes modelos, em COMSOL Multiphysics, que permitia não só a obtenção dos espetros de transmissão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície, mas também a obtenção das distribuições do campo elétrico e magnético em função das dimensões do sensor. O COMSOL permitiu também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refração exterior, da espessura do metal, da espessura da bainha e da espessura de outro elemento de elevado índice de refração. A fase seguinte foi verificar que os resultados dos métodos teóricos para os diferentes parâmetros de estudo eram semelhantes aos resultados obtidos no COMSOL. Conclui-se que com este programa é possível criar novos sensores em fibra ótica, baseados em SPR, para melhorar e otimizar os parâmetros de ressonância e sensibilidade do sensor. A última fase do trabalho baseou-se na modelização de uma fibra cuja configuração seja tal que possa criar um pequeno efeito de antena e fazer com que parte da luz seja guiada para o exterior da fibra e possa interatuar com o meio externo para melhor sensibilidade.