Design and characterization of wavelenght division multiplexed sensor systems using optical amplification

Los laseres de fibra optica suponen una innovacion tecnologica muy importante que esta pasando rapidamente de los laboratorios de investigacion a distintas aplicaciones en la industria, gracias a los numerosos productos ya comercializados. Estos laseres de fibra optica aportan frente a otros una serie de ventajas tanto economicas como tecnicas para su aplicacion industrial. Las caracteristicas tecnicas que los hacen competitivos son su mayor eficiencia y la simplicidad de sus sistemas de enfriamiento. Desde que se empezaron a comercializar en la decada pasada, este tipo de laseres de fibra optica se pueden encontrar en decenas de aplicaciones en muchos sectores de la sociedad actual. Estas incluyen campos tan dispares como la electronica de consumo, las telecomunicaciones, la caracterizacion de componentes y materiales en ciencia, metodos de diagnostico en medicina, asi como el mecanizado, soldadura o sistemas de corte en sectores industriales y militares. El continuo desarrollo de estos laseres esta abriendo una gran cantidad de nuevas aplicaciones para muchos de ellos. Todos estos motivos, entre otros, los han hecho ser considerados como una linea prioritaria de investigacion en nuestros dias tanto para su uso con sensores como para el cortado de materiales. En este trabajo de tesis, se han disenado y demostrado experimentalmente una serie de laseres que van desde los pocos centimetros de longitud hasta laseres de 50 km para su aplicacion en el ambito de los sensores de fibra optica. De este modo e inyectando luz de nuestros laseres a los sensores de fibra optica, se puede medir facilmente parametros como la temperatura, tension o la deteccion de diversos tipos de gases tanto a distancias remotas como localmente y con una gran resolucion. El principal objetivo de las diferentes configuraciones estudiadas ha sido el de reducir las fluctuaciones de la potencia de salida, mejorando asi la calidad del laser multilinea de fibra. Los laseres aqui desarrollados son aplicables tanto en telecomunicaciones como en redes de multiplexacion de sensores. Para los sistemas de telecomunicaciones y de multiplexacion de sensores que utilizan la tecnica WDM se necesita generar multiples portadoras opticas, que permiten el incremento de la capacidad del sistema de una forma eficiente y economica. Los laseres de fibra optica son especialmente apropiados para este tipo de sistemas. En este trabajo de tesis se han desarrollado, ademas de laseres de fibra optica, nuevas redes de multiplexacion de sensores que hacen uso de la amplificacion optica. Entre las diferentes configuraciones propuestas en este trabajo destacan el diseno de redes amplificadas capaces de restaurarse ante fallos en la fibra optica hasta tecnicas de auto-referenciacion para poder asi distinguir entre las perdidas inducidas por los sensores y las fluctuaciones indeseadas en el sistema logrando asi obtener redes de sensores mas seguras y robustas ante posibles inconvenientes en la red.