Refractómetros con base en los coeficientes de transmisión

Este tipo de instrumentación comenzó a adquirir interés a finales de los 90. En el año 1997, fue empleada una configuración de fibra óptica para evaluar salinidades de agua a partir de la intensidad de luz, en el instituto de física de laWarsaw University of Technology_{por el equipo de Domanski}et al._{Se propuso como aplicación en la industria} por su baja dependencia a la temperatura, comparado con los refractómetros de la época. Dos años más tarde, en 1999, Sukhdev sugiere emplear otra configuración con la que se monitorea la adulteración del petróleo y diésel, por queroseno; gracias a las perdidas en la transmisión por el campo evanescente, como se ilustra en la figura 13 derecha. Con la ventaja de prometer un sensor seguro para este tipo de empleo por no ser inflamable.

En general, originando desacoplamiento de la luz guiada en la fibra para ponerla en contacto con materiales que queremos analizar, podemos tener información por el cambio en la intensidad que producen los campos evanescentes. Estos desacopla- mientos pueden realizarse accediendo al revestimiento de la fibra, como es ilustrado en la figura 13 izquierda. Argha Banerjeeet al._{(2007), emplearon este mismo principio} para diseñar un refractómetro, el cual muestra mayor potencial para realizar medicio- nes de líquidos turbios y absorbentes.

En 1983 fue empleada una fibra óptica cuya relación entre la luz transmitida y re- flejada revela información sobre concentraciones de suspensiones microbianas, con la finalidad de monitorear procesos relacionados con la calidad en las levaduras del jugo de uva (Monk y Costello, 1983). Esto consta de los primeros registros de aplicaciones semiindirectas de mediciones de IR por medio de fibra óptica. En 1990 se presenta un prototipo de refractómetro de fibra óptica bajo el principio de los coeficientes de Fresnel, por Avdoshin. En 1995, fue diseñado un refractómetro de 3 puntas paralelas de fibra óptica, por Suhadolnik et al. _{En la figura 14 A), vemos un esquema del arre-} glo experimental, el cual consta de las fibras; un espejo horizontal a la dirección las fibras, situado de modo que quede un espacio entre estas y un medio. Una fibra lleva la luz desembocándola en el medio externo hacia el espejo, mientras las otras dos la capturan después de reflejarse. El principio de funcionamiento se basa en el cambio del ángulo máximo de la luz transmitida, debido al índice de refracción del líquido en el que está inmerso el sensor. Por medio de una estimación de la distribución de in- tensidad, se tiene información de la luz reflejada, para emplear después, la relación con los coeficientes de Fresnel. En una configuración muy similar, se presenta otro refractómetro en el año 2002, por Chaudhari y Shaligram (ver figura 14 B), donde se trabajaron con valores de índice alrededor de 1–1.44. Usando un principio semejante, también en 1995, en la Universidad de Sofía, en Bulgaria, se propone otro refractó- metro autocolimado. El cual usando solo una fibra, luz colimada y un prisma, se logra identificar también el ángulo de refracción y con esto determinar el índice de un medio de interés, según los reportes de I.K. Ilev.

Fundamentados también, en las variaciones de intensidad pero en configuraciones donde la zona de medición se localiza en la punta, se han propuesto muchos refractó- metros a lo largo de los años. En 2008, P. Nath et al._{, usó una punta de una fibra que}

Figura 13._{Izquierda. Configuración para detectar la adulteración de combustibles por queroseno (Sukh-}

dev Roy ,1999). Derecha. Configuración que permite detectar cambios por el desacoplamiento de luz (Argha Banerjee,2007).

Figura 14. A) Configuración experimental propuesta por Suhadolniket al._{, en 1995; para un refractó-} metro de tres puntas. B) Representación esquemática de refractómetros de dos puntas (A.L. Chaudhari, 2001).

fue pulida, de modo que se logró tener una curvatura semiesférica en ella, y con esto propuso tener variaciones de intensidad por el desacoplamiento de modos determina- dos por el índice del medio exterior. Lo que a su vez llevará a cambios en la intensidad. La misma fibra que es empleada para enviar la luz, es también usada para recibir la señal que contiene la información del medio externo. sin embargo este tipo de confi- guraciones enfrentan el reto de la necesidad de implementar una referencia dinámica de la potencia de la luz en la punta de la fibra, para lograr una precisión de medición aceptable. Diferentes configuraciones de refractómetros de fibra óptica con referencia de intensidad han sido publicados (Chan et al._{, 2007; Kim y Su, 2004; Buggy} et al.et al._{, 2007; Tan} et al._{, 2009). Empleando este principio, y agregando un canal de refe-} rencia, para volverlo independiente de las fluctuaciones de la fuente Chun-Liu et al. (2013) y por C. ˙Ide y K. Yüksel (2008), obtuvieron precisiones de 9.₉₁₀−5 _{y 4}.₇₁₀−4_, respectivamente. También en el año 2018, Qiang Bianet al. _{presentan una estructura} parecida, pero compensando pérdidas, con resultados de 3.₈₁₀−6 _{y 1}.₆₁₀−5 _{RIU en}

diferentes regiones de índices de refracción. Sin embargo, se debe prestar especial atención para evitar los errores causados por la flexión de la fibra durante las medicio- nes.

Resultados parecidos a los mejores obtenidos por las configuraciones expuestas, pueden ser igualados por medio de análisis espectrales, en modelos muy similares a los expuestos. Estos se verán a continuación en la siguiente sección del presente ca- pítulo.