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Neste trabalho são abordados vários aspectos relacionados com a dispersão dos modos de polarização em fibras ópticas. São apresentados os principais mecanismos de birrefringência em fibras ópticas responsáveis pelo aparecimento da dispersão dos modos de polarização. Apresenta-se também uma descrição matemática deste efeito através da definição dos vectores dispersão dos modos de polarização de primeira e segunda ordens. São também apresentadas as funções densidade de probabilidade das principais grandezas que caracterizam a dispersão dos modos de polarização. É feito um estudo aprofundado do controlo da polarização, derivando-se uma expressão para o ângulo de cada uma das lâminas de atraso do controlador de polarização baseado no enrolamento de fibra, por forma a transformar um estado de polarização inicial arbitrário num estado de polarização final especificado. Desenvolve-se também um modelo teórico para a evolução do estado de polarização quando vários controladores deste tipo são concatenados, com as orientações das lâminas aleatórias e independentes. Verifica-se que com o aumento do número de controladores o espalhamento do estado de polarização converge rapidamente para um espalhamento uniforme da polarização na esfera de Poincaré. Faz-se também uma comparação entre os principais tipos de emuladores da dispersão dos modos de polarização. O modelo para o espalhamento uniforme da polarização é usado para projectar um novo emulador da dispersão dos modos de polarização composto por secções de fibra que mantêm a polarização, entre as quais é feito o espalhamento uniforme da polarização. Mostra-se que, usando controladores de polarização para fazer o espalhamento da polarização, é possível emular correctamente a dispersão dos modos de polarização de primeira e segunda ordens. ABSTRACT: This thesis deals with several topics related to the polarization mode dispersion in optical fibers. The birefringence mechanisms that are behind the polarization mode dispersion are discussed. A mathematical description of polarization mode dispersion through the definition of first and second-order polarization mode dispersion vectors is presented. The probability density functions of the most important quantities of polarization mode dispersion vectors are also presented. We perform a deep analysis of polarization control, where we present a method to deterministically calculate the fiber-coil based polarization controller configuration of each wave plate, in order to transform between an arbitrary input state of polarization and a specified output state of polarization. We also present an analytical model capable of describing the state of polarization evolution resulting from the concatenation of several fiber-coil based polarization controllers, assuming random an independent orientation for each wave plate. The results show that as the number of polarization controllers increases the distribution of the polarization over the Poincaré sphere tends to a uniform scattering. A comparison between the different polarization mode dispersion emulators is presented. Finally we use our analytical model of uniform polarization scattering to design a new polarization mode dispersion emulator, consisting in the concatenation of several polarization maintaining fiber sections and performing a uniform scattering of polarization between each adjacent fiber sections. We show that using polarization controllers to uniform scatter the polarization between sections first and second-order polarization mode dispersion is well emulated.

Doutoramento em Engenharia Física Submitted by Alexandra Bastos (alexandrabastos@ua.pt) on 2016-11-17T17:21:29Z No. of bitstreams: 1 tese.pdf: 7145750 bytes, checksum: 16841d13110670a4c060c5f0e23e1cf1 (MD5) Made available in DSpace on 2016-11-17T17:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese.pdf: 7145750 bytes, checksum: 16841d13110670a4c060c5f0e23e1cf1 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04

Mestrado em Engenharia Física Neste trabalho é proposto um sensor de deformação construido com base em micro cavidades óticas geradas pelo efeito de fusível. Este tipo de sensor beneficia das principais vantagens da tecnologia ótica, tais como a possibilidade de medições remotas e em diferentes tipos de ambientes até então não permitidas pelos sensores eletrónicos convencionais. O método de produção utilizado permite a obtenção de sensores óticos com sensibilidades comparáveis com as reportadas na literatura com a vantagem de ser muito mais barato. In this work we proposed a strain sensor based on micro cavities produced by the catastrophic fuse effect. This type of sensor benefits from the main advantages of optical technology such as remote sensing in different and hostil environments, not allowed by traditional eletronic sensors. The production method allows low-cost optical sensors with similar sensitivity to that already reported in the literature.

Doutoramento em Fisica Submitted by Maria da Graça Mónica do Casal Breda (gbreda@ua.pt) on 2012-03-16T11:18:03Z No. of bitstreams: 1 246421.pdf: 8588101 bytes, checksum: 56c1c2c8581b7a66638b185fea0bc02b (MD5) Made available in DSpace on 2012-03-16T11:18:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246421.pdf: 8588101 bytes, checksum: 56c1c2c8581b7a66638b185fea0bc02b (MD5) Previous issue date: 2011

Este trabajo presenta el estudio experimental realizado sobre la evolución espectral de un pulso de bombeo propagado dentro de dos distintos tipos de microestructuras con núcleo sólido en fibras de cristal fotónico (PCF, Photonic Crystal Fiber). Nosotros utilizamos como fuente de bombeo un láser Q-Switched Nd:YAG operando en el régimen de pulsos de nanosegundos (6 ns), con una longitud de onda central de 1064 nm, una frecuencia de repetición de 20 Hz y una energía de salida de »180 mJ. La evolución del espectro de supercontinuo es presentado para un rango de variación de la potencia promedio que se encuentra entre los 0.05 mW - 1.86 mW a la entrada de las PCF, conforme se analiza el ensanchamiento del pulso se explican los fenómenos no lineales que intervienen en el proceso de generación de las nuevas frecuencias que aparecen a la salida de la PCF debido al pulso de bombeo. Un aspecto importante se basa en el desarrollo de un esquema óptico capaz de proporcionar un control adecuado sobre el acoplamiento de luz a la entrada de las PCF, lo cual evita dañar las fibras usadas en el trabajo. Los pulsos generados por el láser Q-SWITCH Nd:YAG son muy intensos, pudiendo afectar la PCF utilizada, debido a esto, el desarrollo del esquema óptico fue primordial para la obtención de los espectros de supercontinuo generados en cada una de las PCF (los cuales cuentan con un ancho espectral de »705 nm y »1100 nm, dependiendo del tipo de fibra empleada). Finalmente, en este trabajo se describen las posibles aplicaciones potenciales que pueden implementarse con el tipo de espectro generado en cada fibra estudiada.

En este trabajo se reporta cómo influye la inestabilidad modulacional en la generación de supercontinuo en fibras ópticas estándar en el régimen de dispersión anómala. Se utilizó un pulso de bombeo del orden de 30 ns de duración, con una longitud de onda de 1549 nm proveniente de un diodo láser DFB modulado directamente. Se demostró que el ensanchamiento espectral se debe a la Inestabilidad Modulacional y al auto-desplazamiento en frecuencia. Este ensanchamiento dependió de la longitud de la fibra y la potencia de bombeo.

Doutoramento em Engenharia Electrotécnica Submitted by Nuno Cruz (nuno@ua.pt) on 2012-03-28T16:20:01Z No. of bitstreams: 1 Ficheiro2.pdf: 14025399 bytes, checksum: bc340545f4a6abcd502a0e1a90f05389 (MD5) Made available in DSpace on 2012-03-28T16:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ficheiro2.pdf: 14025399 bytes, checksum: bc340545f4a6abcd502a0e1a90f05389 (MD5) Previous issue date: 2011

An experimental study of the tuning range of two dual-wavelength all fiber ring lasers is presented. A compari-son based on the active medium used inside the ring cav-ity is performed: Erbium doped silica fiber versus Er-bium doped fluoride fiber. Two different filters have been incorporated within the cavity in order to achieve dual-wavelength emission of the source: a fixed wavelength Fiber Bragg Grating and a tunable Fabry-Perót for test-ing the tuning capability of the laser. Sin financiación 0.146 SJR (2007) Q3, 458/882 Electrical and electronic engineering; Q4, 121/164 Atomic and molecular physics, and optics, 333/405 Condensed matter physics UEM

Mestrado em Engenharia Física Sensores baseados em redes de Bragg em fibra óptica apresentam inúmeras vantagens face aos sensores electrónicos convencionais ou mesmo face a outros sensores ópticos. Estas características, bem como a sua compatibilidade com diversos tipos de materiais, permitem que os dispositivos baseados nesta tecnologia possam ser aplicados em diversas aplicações e em ambientes muito distintos. Neste trabalho, é feita a descrição do desenvolvimento de um sensor capaz de monitorizar, remotamente e em tempo real, as variações da topografia de uma praia através de medidas de altura da coluna de sedimento acima deste. Uma primeira versão do sensor foi testada durante uma campanha de campo. Campanha esta em que também se recolheram dados experimentais acerca de processos ocorrentes na zona de rebentação e zona de swash. Posteriormente, estes dados foram analisados e processados visando uma melhor compreensão dos processos hidrodinâmicos aí decorrentes, culminando com o cálculo de valores de transporte sedimentares associados e variações topográficas/batimétricas, e subsequente comparação com medidas obtidas por outros métodos. Por fim, a caracterização das velocidades normais à linha de costa para um período referente a uma maré alta foi também efectuada. Fiber Bragg grating (FBG) based sensors have many advantages over conventional electric and alternative fiber optic sensor configurations. These features and their inherent compatibility with fiber-reinforced composite materials permit in-fiber gratings to be applied in several applications and in distinct environments. An optical fiber Bragg grating sensor was developed, with the capability of monitoring remotely and in real-time the bed level changes in nearshore regions through the height measurement of the sediment column above it. An early version of the sensor was tested in a field campaign where were collected some important data in the wave breaking and swash zones. This data was processed and analyzed aiming the comprehension of hydrodynamics of that specific region, as well as estimate the sediment transport and the bathymetry/topography profile changes, comparing it with other measurements obtained by different methods. Characterization of typical cross-shore velocities in a time series for wave breaking and swash zone was also achieved.

Anàlisi teòrica i simulació mitjançant Matlab de diferents tècniques que permetin millorar la utilització de l'espectre disponible en els enllaços de fibra d'una xarxa òptica elàstica. Flexgrid optical networks are emerging as an attractive solution for future high-speed optical transport, from the moment that the actual technology can offer high levels of flexibility and scalability to them, responding to the exponential growth of the Internet traffic. This thesis presents a simple strategy that helps to improve the spectrum usage in flexgrid optical networks which consists on limiting the bandwidth assigned to different connections. Adapting completely flexible optical networks to “multi-rate” optical networks shows that the performance of the links improve, only where connection bandwidth values are allowed if they are multiple of each other to avoid the maximum of spectrum voids that can’t be used to reduce the network fragmentation. The results of the simulations confirm that by limiting the connection size at a given blocking probability, some gain is obtained at the cost of losing some flexibility in the network. Las redes ópticas "flexgrid" emergen como una atractiva solución para el futuro del transporte óptico a gran velocidad, desde el momento que la tecnología actual permite ofrecer altos niveles de flexibilidad i escalabilidad en éstas, para dar respuesta al exponencial crecimiento del tráfico en internet. Ésta tesis presenta una estrategia simple para mejorar el uso del espectro en la redes ópticas flexibles que consiste en limitar el ancho de banda que se asigna a las diferentes conexiones. Adaptando las redes ópticas completamente flexibles a redes ópticas “multi-rate” se demuestra que se mejora el rendimiento de los enlaces, donde solo se permiten valores de ancho de banda de las conexiones múltiples entre sí con la finalidad de evitar el máximo de vacíos espectrales que no se puedan utilizar para reducir la fragmentación de la red. Los resultados obtenidos en las simulaciones corroboran que limitando el tamaño de las conexiones se obtiene una ganancia determinada a una probabilidad de bloqueo dada, a cambio de perder flexibilidad en la red. Les xarxes òptiques "flexgrid" emergeixen com una atractiva solució pel futur del transport òptic a gran velocitat, des del moment que la tecnologia actual permet oferir alts nivells de flexibilitat i escalabilitat a aquestes, per donar resposta al exponencial creixement del tràfic a internet. Aquesta tesi presenta una estratègia simple per millorar l’ús de l’espectre en les xarxes òtiques flexibles que consisteix en limitar l’ample de banda que s’assigna a les diferents connexions. Adaptant les xarxes òptiques completament flexibles a xarxes òptiques “multi-rate” es demostra que es millora el rendiment dels enllaços, on només es permeten valors d’ample de banda de les connexions múltiples entre si amb la finalitat d’evitar el màxim de vuits espectrals que no es poden utilitzar per reduir la fragmentació de la xarxa. Els resultats obtinguts en les simulacions corroboren que limitant la mida de les connexions s’obté un guany determinat per una probabilitat de bloqueig donada, a canvi de perdre flexibilitat en la xarxa.

Mestrado em Engenharia Mecânica Submitted by Manuel Jesus (albertojesus@ua.pt) on 2012-03-27T11:59:12Z No. of bitstreams: 1 4423.pdf: 3844925 bytes, checksum: 2962a93830f381158935b1c17cf37da8 (MD5) Made available in DSpace on 2012-03-27T11:59:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4423.pdf: 3844925 bytes, checksum: 2962a93830f381158935b1c17cf37da8 (MD5) Previous issue date: 2010

Mestrado em Física Nesta dissertação, o processo de mistura de quatro ondas em fibras ópticas num regime de baixas potências é estudado do ponto de vista teórico e experimental. Apresenta-se uma descrição matemática detalhada do processo de mistura de quatro ondas em fibras ópticas. A partir da equação não linear de Schrödinger são derivadas e resolvidas as equações acopladas para as amplitudes complexas do campo eléctrico. Desenvolve-se ainda um modelo teórico capaz de descrever a influência dos efeitos não lineares e da polarização na eficiência do processo de mistura de quatro ondas. Os vários resultados teóricos obtidos nesta dissertação são confrontados com os dados experimentais. Os resultados mostram a necessidade de considerar-se a contribuição não linear e os efeitos da polarização na eficiência do processo de mistura de quatro ondas para uma descrição rigorosa da geração de pares de fotões em fibras ópticas pela mistura de quatro ondas num regime de baixas potências. In this thesis the four wave mixing process in optical fibers in a low power regime is studied both theoretically and experimentally. We present a analytical model of the four-wave mixing process in optical fibers. From the nonlinear Schrödinger equation we derive and solve the coupled-equations for the electrical field complex amplitudes. We also develop a theoretical model for describe the nonlinear and polarization effects in the efficiency of the four-wave mixing process. The theoretical results presented in this thesis are confronted with the experimental data. The results shows the need of considering both nonlinear and polarization dependent effects in order to obtain an accurate description of the photon pairs generation in optical fibers through four-wave mixing process in a low power regime.

Introduccion: la caries se ha manifestado como una de las enfermedades con mayor prevalencia mundial, pero paradojicamente es una de las mas desatendidas. En la actualidad, el tratamiento adecuado y eficaz contra la caries se basa en el diagnostico temprano y en procedimientos como obturaciones, coronas y tratamiento de conductos. Metodos: esta investigacion se centro en examinar el comportamiento de zonas cariadas y no cariadas de piezas dentales vitales (premolares y molares) al someterlas a una longitud de onda de 830 nm en seres humanos mayores de edad que aceptasen una revision odontologica y que presentaran al menos un caso de caries dental. Fueron excluidos menores de edad y personas bajo tratamientos medicos. Tras encontrar un comportamiento que permitio diferenciar entre zonas cariadas y sanas, se caracterizo el sistema experimental usado y se probo en voluntarios. El sistema implementado se basa en un sensor de fibra optica compuesto por una fibra trifurcada y un fotodetector para realizar mediciones de potencia optica. Resultados: este sensor detecto el 100% de las muestras de caries dental en superficies oclusales de premolares y molares. Asimismo, exhibio indicios de la capacidad de diagnosticar caries vestibulares. Conclusiones: los resultados mostraron que se puede establecer la presencia de caries en piezas dentales mediante la implementacion de un sensor de fibra optica y luz infrarroja de 830 nm. DOI: http://dx.doi.org/10.17533/udea.rfo.v29n2a9