Microustructures in optical fibers and planar structures recorded by microusination with femtosegundos laser: control, production and characterization

O presente trabalho descreve a fabricação de microestuturas produzidas com laser de pulsos ultracurtos na ordem de femtosegundos (fs) em estruturas planares transparentes e em fibras óticas. O objetivo geral da pesquisa é a produção e a caracterização destas microestruturas através da análise dos parâmetros de gravação. Este trabalho consiste no desenvolvimento de programas de movimentação para a fabricação de diferentes microestruturas, e em ensaios exaustivos com mudanças dos parâmetros de gravação. As metodologias empregadas para a fabricação de microcavidades em estruturas planares transparentes são: a microusinagem baseada na ablação direta por exposição laser e a microusinagem por exposição laser seguida de corrosão química (FLICE). São descritas as produções de linhas, canais, canaletas e áreas em estruturas planares. Para a microusinagem em fibras óticas a metodologia utilizada é a de ablação direta por exposição laser. Utilizando a metodologia de ablação direta foram desenvolvidas duas técnicas para a obtenção de cavidades com perfis diferentes que empregam distintos programas de movimentação das fibras óticas. Os resultados obtidos por estas diferentes técnicas são microcavidades com perfis laterais em forma de U e V. As microcavidades obtidas em estruturas planares e fibras óticas foram aplicadas como sensores de força, índice de refração e temperatura, baseados em demodulação em intensidade e comprimento de onda. Os resultados obtidos neste trabalho, oriundos das caracterizações realizadas para cada um desses arranjos experimentais, demonstram a viabilidade de fabricação dessas microestruturas para utilização em sensores. The present work describes the manufacture of microstructures produced with femtosecond (fs) ultrashort pulse laser in transparent planar structures and optical fibers. The general objective of the research is the production and characterization of these microstructures through the analysis of the recording parameters. This work consists in the development of movement programs for the manufacture of different microstructures, and in exhaustive tests with changes of the recording parameters. The methodologies employed for the manufacture of microcavities in transparent planar structures are: micro-machining based on direct laser exposure ablation and laser exposure micro-machining followed by chemical corrosion (FLICE). The productions of lines, channels and areas in planar structures are described. For optical fiber micromachining the methodology used the direct ablation by laser exposure. Using the direct ablation methodology, two techniques were developed to obtain different profile cavities that employ different optical fiber movement programs. The results obtained by these different techniques are microcavities with U and V-shaped side profiles. The microcavities obtained in planar structures and optical fibers were applied as force, refractive index and temperature sensors, based on intensity and wavelength demodulation. The results obtained in this work, originate in the characterizations performed for each of these experimental arrangements, demonstrate the feasibility of manufacturing these microstructures used in sensors.