Fenómeno speckle en fibra ópticas y sus aplicaciones en sensores

Abstract

Un patrón de luz altamente estructurado es observado cuando un haz de luz coherente se propaga por una fibra óptica multimodo y es proyectada sobre una pantalla. Este patrón está constituido por una gran cantidad de pequeñas manchas de luz brillantes (del inglés: speckle) sobre un fondo opaco, producidos por un fenómeno de interferencia intermodal. El patrón de speckle varía lentamente debido a factores medio-ambientales que rodean a la fibra óptica, pero la intensidad total se mantiene casi constante y puede ser registrada por una simple cámara CCD. Cualquier perturbación exterior (temperatura, vibración, presión, tensión, …) realizada sobre la fibra afecta al patrón de speckle. Un adecuado procesado de las imágenes puede permitir extraer las causas del origen de la perturbación y construir una señal de correlación y su aplicación en la medida de parámetros físicos, químicos o biológicos. Se presentan la generación del fenómeno speckle en fibras ópticas multimodo con fuente de luz coherente. Se describen los conceptos teóricos que están presentes en el fenómeno, el montaje óptico y la demostración experimental, así como algunas aplicaciones que pueden dar lugar en sensores.

A highly structured light pattern is observed when a coherent light beam is propagated by a multimode optical fiber and projected onto a screen. This pattern consists of a large number of small patches of bright light (English: speckle) on an opaque background, caused by the intermodal interference phenomenon. The speckle pattern varies slowly due to environmental factors surrounding the optical fiber, but the total intensity remains almost constant and can be registered by a single CCD camera. Any external perturbation (temperature, vibration, pressure, voltage, ...) performed on the fiber affects the speckle pattern. An appropriate image processing can allow extracting the causes of the disturbance source and build a correlation signal and its application to the extent of physical, chemical or biological. Generation occur speckle phenomenon in multimode optical fibers with a source of coherent light. We describe the theoretical concepts that are present in the phenomenon, the optical setup and the experimental demonstration, as well as some applications that can result in sensors.