Sensor óptico para la determinación de especies químicas en medios acuosos basado en la excitación de modos “Whispering Gallery” en microcavidades

Abstract

Resumen: En esta Tesis de Maestría se desarrolla un sensor óptico para determinar bajas concentraciones de especies químicas en medios acuosos basado en la excitación de modos “WhisperingGallery” (WGM) en microcavidades. Los resonadores WGM se fabricaron de sílice fundida, un material disponible y de bajo costo. Mientras que resonadores cilíndricos se obtuvieron al eliminar el protector primario a una fibra óptica, cuya superficie tiene la rugosidad lo suficientemente baja el desarrollo del sensor, micro-resonadores esféricos se fabricaron al fundir la punta de una fibra óptica sin recubrimiento primario, dado que la sílice fundida cuando es derretida toma la forma esferoidal debido a la tensión superficial. En ambos casos se lograron factores de calidad del orden ~105, dadas las condiciones de humedad del medio ambiente a que se someterán estos sensores cuando se consideran en usos prácticos. Junto con un procedimiento confiable para fabricar fibras ópticas adelgazadas (“tapers”) para excitar los WGM en las cavidades de interés, en esta Tesis de Maestría se muestra el potencial de esta tecnología para medir bajas concentraciones(1%), para lo cual se tomó como caso de análisis soluciones de glucosa

Abstract: In this Master Thesis, I develop an optical sensor for determining low concentrations of chemical species in aqueous media based on Whispering Gallery mode (WGM) microresonators. WGM microresonators were fabricated from fused silica, a material available and inexpensive. While cylindrical resonators were obtained by removing the primary coating to an optical fiber whose surface roughness is low enough for the development of sensors, microspherical resonators were produced by melting the tip of an unjacketed optical fiber, as molten fused silica takes a spheroidal shape due to surface tension. Quality factors were achieved in the range 105 in both cases, given the humidity of the environment to be submitted these sensors when considered in practical applications. Along with a reliable procedure for making tapered optical fibers to excite the WGM in the cavities, in the present Thesis I show the potential of this technology to measure low concentrations (1%), for which was taken as an example glucose solutions