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Los láseres ultrarrápidos en fibra constituyen una de las fuentes de luz más utilizadas actualmente debido a su fiabilidad y flexibilidad, convirtiéndose en la pieza clave de múltiples aplicaciones, como las comunicaciones ópticas, el procesamiento de materiales o la espectroscopía. Entre ellos, los láseres en fibra anclado en modos basados en el uso de absorbentes saturables demuestran características superiores de estabilidad, simplicidad y bajo coste, capaces de emitir pulsos ultracortos con potencias extremadamente altas en un amplio rango espectral. En las últimas décadas, se han probado varios absorbentes saturables, donde los materiales de semiconductor destacan por su amplia profundidad de modulación, su elevada absorción no lineal y su baja intensidad de saturación. Sin embargo, presentan algunas limitaciones como un estrecho ancho de banda y un bajo umbral de daño. Por tanto, en este trabajo se propone el uso de un semiconductor de InN en un láser todo en fibra anclado en modos para la generación de láseres ultrarrápidos de alta potencia en la región del infrarrojo cercano. Esta configuración ha demostrado trenes de pulsos Gaussianos en el rango de los femtosegundos mediante un sistema sencillo y de bajo coste. En esta tesis, el objetivo es optimizar las características de un láser de fibra anclado en modos basado en un absorbente saturable de InN, y desarrollar un novedoso dispositivo espectroscópico para aplicaciones de detección. Primeramente, se estudia la mejora de las propiedades del absorbente saturable de semiconductor mediante un mayor control del dopaje residual así como del crecimiento de material, demostrando el máximo comportamiento no lineal para este tipo de absorbentes saturables en un láser en fibra. También se discute como estas características podrían mejorarse mediante el desarrollo de un nuevo diseño de láser totalmente en fibra, capaz de contrarrestar las limitaciones actuales de ruido y perdidas de inserción dentro de la cavidad láser. De este modo, se demuestra la duración de pulso más corta y la máxima potencia óptica, conservando una configuración sencilla, lo que allana el camino hacia el desarrollo de sistemas láser comerciales en aplicaciones de alta potencia. A continuación, se introducen nuevas aplicaciones potenciales del sistema láser de fibra: en la detección de gases, mediante la generación de supercontinuo del pulso láser ultrarrápido en fibras monomodo capaces de cubrir espectros de absorción más amplios; y en la caracterización de moléculas biológicas mediante el uso de una novedosa estructura espectroscópica SF-CARS conectada a la fuente láser totalmente en fibra. Además, se exponen las implicaciones del chirp-matching en el rendimiento de la medición de la absorción, y el impacto de la dispersión y los efectos no lineales generados por diferentes fibras ópticas en la compresión y el ensanchamiento de los pulsos de fibra ultrarrápidos. La configuración láser propuesta supera la máxima resolución medible y la cobertura espectral, las limitaciones más importantes a las que se enfrenta la espectroscopía moderna. Finalmente, se resumen los objetivos alcanzados en esta tesis, evaluando el potencial de las aplicaciones propuestas, así como futuras líneas de investigación basadas en dichos hallazgos.

[ES] El trabajo fin de grado tiene por objeto la puesta en funcionamiento de un simulador de sistemas de comunicaciones coherente basado en Matlab © (u Octave) que permita ejecutar simulaciones de sistemas complejos de forma parametrizada por el usuario reduciendo la complejidad y requerimientos de tiempo. Se propone un entorno como Matlab © por su amplio uso en el contexto científico (así como su disponibilidad en plataforma libre como es Octave). Los objetivos más específicos son: 1) La definición de una estructura o arquitectura del simulador que permita su crecimiento modular, 2) La definición de los elementos básicos en comunicaciones ópticas como son: Transmisores coherentes, fibras ópticas, componentes pasivos y detectores coherentes. 3) La definición de los elementos de visualización de señales en el dominio temporal y frecuencia (tanto electrónicas como ópticas), así como el cálculo de los parámetros de calidad más destacados y comunes. 4) La definición de componentes avanzados como amplificadores ópticos, filtros multiplexores y demultiplexores ópticos. 5) La implementación de las demostraciones de sistema punto a punto coherente para las distintas modulaciones típicas y sus prestaciones de calidad en función de parámetros de transmisión como distancia de fibra (dispersión y pérdidas), velocidad de símbolo y tipo de codificación. 6) Documentación precisa de la arquitectura empleada, documentación de las diferentes funciones y los ejemplos de demostración proporcionados que faciliten la expansión del simulador en futuras ampliaciones., [EN] The purpose of the end-of-degree project is to put into operation a coherent communications systems simulator based on Matlab © (or Octave) that allows complex system simulations to be executed in a parameterized way by the user, reducing complexity and time requirements. An environment such as Matlab © is proposed for its wide use in the scientific context (as well as its availability on a free platform such as Octave). The most specific objectives are: 1) The definition of a simulator structure or architecture that allows its modular growth, 2) The definition of the basic elements in optical communications such as: coherent transmitters, optical fibers, passive components and coherent detectors. 3) The definition of signal display elements in the time and frequency domain (both electronic and optical), as well as the calculation of the most outstanding and common quality parameters. 4) The definition of advanced components such as optical amplifiers, multiplexer filters and optical demultiplexers. 5) The implementation of coherent point-to-point system demonstrations for the different typical modulations and their quality performance depending on transmission parameters such as fiber distance (dispersion and losses), symbol rate and type of coding. 6) Precise documentation of the used architecture, documentation of the different functions and demonstration examples provided that facilitate the expansion of the simulator in future extensions.

Submitted by Camila Bastos Costa (cb.costa@unesp.br) on 2022-10-24T16:32:10Z No. of bitstreams: 1 Camila_Costa_Dissertacao_Final.pdf: 5966029 bytes, checksum: 502bc43c53597ae943257a61382df3fc (MD5) Rejected by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: - A palavra-chave Aprendizado de máquinas deve ser escrita exatamente como aparece (em verde) na ferramenta Tesauro Unesp - A numeração de páginas deve começar a ser explicitada a partir da primeira página da seção Introdução - A quantidade de páginas a constar na ficha catalográfica deve ser: 47 p. Agradecemos a compreensão. on 2022-10-24T21:00:00Z (GMT) Submitted by Camila Bastos Costa (cb.costa@unesp.br) on 2022-10-24T22:30:35Z No. of bitstreams: 1 Camila_Costa_Dissertacao_Final_2.pdf: 5966013 bytes, checksum: c6b800f49175d991b13f80aed250b559 (MD5) Approved for entry into archive by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br) on 2022-10-25T11:33:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 costa_cb_me_sjbv.pdf: 5966013 bytes, checksum: c6b800f49175d991b13f80aed250b559 (MD5) Made available in DSpace on 2022-10-25T11:33:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 costa_cb_me_sjbv.pdf: 5966013 bytes, checksum: c6b800f49175d991b13f80aed250b559 (MD5) Previous issue date: 2022-09-02 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho, foi proposto o uso de um método de clusterização 4D para abordar simultaneamente o efeito da automodulação de fase (SPM, self-phase modulation) e da modulação de fase cruzada (XPM, cross-phase modulation) em redes ópticas passivas de 100 Gbps empregando dupla polarização e modulação em amplitude em quadratura 16-ária. Foi realizado um vasto número de operações, considerando potências ópticas de transmissão variando de 0 dBm a 15 dBm e comprimentos de link de 125 km a 175 km. Os resultados obtidos indicaram que a clusterização 4D pode compensar não apenas a SPM, mas também a XPM intracanal entre as polarizações ortogonais. Como resultado, o alcance máximo é estendido de 138 km para 151,6 km e de 171 km para 180 km para um BER alvo de 10^-3 e de 10^-2, respectivamente, reduzindo a diferença em relação a um sistema com modulação com chaveamento por deslocamento de fase em quadratura de polarização dupla. O algoritmo proposto também foi aplicado em um sistema multicanal, com 5 canais de espaçamento de 100 GHz, porém, os resultados obtidos para esse sistema mostraram que o desempenho de compensação dos impedimentos não lineares pelo algoritmo diminui, dado que estes sistemas são afetados principalmente pela mistura de quatro ondas (FWM, four-wave mixing), que não pode ser compensada pelos algoritmos de clusterização. Finalmente, a complexidade do método proposto foi avaliada tanto em termos do tamanho de bloco de símbolos requerido para uma clusterização adequada, como em função do número de operações necessárias para a predição de um novo símbolo. Assim, concluímos que são necessários, ao menos, 8.000 símbolos para a obtenção de um valor médio de BER de 10^-3, e que a predição pode ser executada utilizando 5.632 operações de ponto flutuante, as quais podem ser paralelizadas em 19 operações sequenciais. In this work, it was proposed to use a 4D-clustering method to simultaneously tackle the effect of self-phase modulation (SPM) and cross-phase modulation (XPM) in 100 Gbps passive optical networks employing dual-polarization 16-ary quadrature amplitude modulation. A large number of operations was executed considering launched optical powers ranging from 0 dBm to 15 dBm and link lengths from 125 km to 175 km. The results indicate that 4D-clustering indeed can compensate not only the SPM but also the intra-channel XPM between the orthogonal polarizations. As a result, the maximum range is increased from 138 km to 151,6 km and from 171 km to 180 km for target BERs of 10^-3 and 10^-2, respectively, reducing the gap with respect to dual-polarization quadrature phase shift keying. The proposed algorithm was also applied in a multichannel system, composed of 5 channels with 100 GHz frequency spacing. However, the results obtained for this system showed that the performance of compensation of nonlinear impediments by the algorithm decreases, given that these systems are affected by four-wave mixing (FWM), which cannot be compensated for by clustering algorithms. Finally, the complexity of the proposed method was evaluated in terms of both the symbol block size required for an adequate clustering and the number of operations necessary for the prediction of a new symbol. Thus, we conclude that at least 8,000 symbols are needed to obtain an average BER of 10^-3 and that the prediction can be performed using 5,632 floating point operations, which can be parallelized in 19 sequential operations. Capes: 001

As fibras ópticas, em seu âmbito geral, vêm ganhando cada vez mais visibilidade. Isso acontece porque através do material que são constituídas, SiO2, ´e possível transmitir informações utilizando os raios de luz, sem qualquer interferência eletromagnética. Hoje, sabemos que inúmeras aplicações nos ramos da medicina, prestação de serviços de internet, TV e telefonia (sistemas de telecomunicações), sistemas automobilísticos, cabos submarinos, dentre outros, utilizam as fibras ópticas. No entanto, nos ´últimos anos o interesse científico em melhorar seu desempenho vem aumentando, sendo o estudo do revestimento desse material uma opção para atingir esse objetivo. Neste trabalho será abordado o revestimento da fibra com o óxido de grafeno para construção de sensores. O grafeno é um material formado por uma única camada de carbono dispostas em uma rede hexagonal que pode ser obtido do grafite. Esse material é estável `a temperatura ambiente, leve, fino, rígido, impermeável e sua condutividade pode ser controlada dinamicamente alterando a tensão de polarização aplicada. Quando combinado com grupos funcionais de oxigênio, forma-se o ´oxido de grafeno. No ˆâmbito desse trabalho, foi criado um sistema de sensoriamento de medição de dióxido de carbono, baseado em (OLIVEIRA, 2019), utilizando uma LPG (Rede de Período Longo) com aplicação de tapering (afunilamento da fibra) e coating de ´oxido de grafeno para melhoria da sensibilidade do sensor a variações externas. O objetivo final ´e analisar as melhorias proporcionadas pelo ´oxido de grafeno no desempenho dos sensores a fibra. Os softwares utilizados para as simulações e análises serão descritos e detalhados ao longo do trabalho. The optical fibers in general are gaining more visibility and that happens because through the material they are made of, SiO2, is possible to transmit information using the light, without the electromagnetic interference. Nowadays, several applications in the medicine area, internet services, TV and telephony (telecommunications systems), automotive systems, submarines cables use fiber optics. Because of that, in the last years the scientific interesting in improve their performance are increasing, with the study of the fiber’s coating a option to achieve this goal. In this paper will be discussed the fiber coating with the graphene oxide to develop sensors. The graphene is a material composed by one single carbon layer arranged in hexagonal grid that can be obtained by graphite. This material is stable to environment temperature, light, thin, rigid, waterproof and its conductivity can be control dynamic changing the polarization tension applied. When combined with oxygen groups, we have the graphene oxide. In this research was developed a sensing system of graphene oxide measurement, based in (OLIVEIRA, 2019), using a LPG (Long Period Gratting) with tapering aplication and graphene oxide coating to improve the sensor sensibility to external variations. The main goal is analyse the improvements provided by graphene oxide in the fiber optical sensors. The software used for the simulations and analysis will be described throughout this paper

Submitted by Francis Dayan Rivas García (francis.rivas@unesp.br) on 2022-06-06T20:20:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertaçao Francis CORRIGIDO FINAL FINAL.pdf: 8875571 bytes, checksum: 0db22ebb59901af87cf628379eb10eeb (MD5) Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2022-06-08T17:52:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_fdr_me_araiq_int.pdf: 8875571 bytes, checksum: 0db22ebb59901af87cf628379eb10eeb (MD5) Made available in DSpace on 2022-06-08T17:52:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_fdr_me_araiq_int.pdf: 8875571 bytes, checksum: 0db22ebb59901af87cf628379eb10eeb (MD5) Previous issue date: 2022-04-11 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Os concentradores solares luminescentes (LSCs) são sistemas custoeficientes constituídos por um dispositivo fotovoltaico e um material fotoluminescente introduzido em um guia de onda. Sua aplicação principal é tornar-se em um sistema passivo de geração de eletricidade e, subsequentemente, aumentar o uso das células solares, tendo um impacto positivo na utilização das fontes renováveis de produção de energia. Com o passo do tempo novas arquiteturas e designs têm sido exploradas na busca de aumentar a área de superfície onde há incidência de radiação solar, pois a finalidade é reduzir o custo do dispositivo. Nesse sentido, a arquitetura cilíndrica baseada em fibras ópticas poliméricas têm sido uma estratégia inovadora para estender os LSCs para maiores áreas de superfície. Assim foi produzido uma plataforma fotônica de LSCs cilíndricos baseados em fibras ópticas poliméricas com área de superfície próxima a 7,58x10-2 m2 e em configuração desacoplada, isto é, em que todos os componentes foram adaptados independentemente: 50 m de fibra óptica divididos em 5 m foram arranjadas em um suporte de poliestireno em formato de circunferência, e suas pontas foram direcionadas para a superfície de uma camada de híbrido orgânico-inorgânico dopado com diferentes luminóforos e, por fim, a célula solar de silício amorfo foi conectada a esse sistema. A configuração desacoplada permitiu a avaliação individual de cada componente e afinal, os resultados mostram os primeiros valores de fator de concentração (F) para LSCs com fator de ganho (G*) ≥5000 e com indicação de proporcionalidade entre as duas variáveis. Algumas alternativas podem ser exploradas para aprimorar o desempenho destes sistemas. Luminescent solar concentrator (LSCs) are cost-effective systems consisting of a photovoltaic device and a photoluminescent material introduced into a waveguide. Its main application is to become a passive electricity generation system and subsequently increase the use of solar cells, having an impact on the use of renewable sources of energy production. Over time, new architectures and designs have been explored in order to increase the surface area where there is incidence of solar radiation, as the purpose is to reduce the cost of the device. In this sense, the cylindrical architecture based on polymeric optical fibers has been an innovative strategy to scale up LSCs to larger surface areas. Thus, a photonic platform of cylindrical LSCs based on polymeric optical fibers was produced with a surface area close to 7.58x10-2 m2 and in a decoupled configuration, that is, in which all components were independently adapted: 50 m of optical fibers divided into 5 m were arranged on a polystyrene support in a circumference shape, and their tips were directed to the surface of a layer of organic-inorganic hybrid doped with different luminophores, and then the amorphous silicon solar cell was located. The decoupled configuration allowed an individual evaluation of each component and, after all, the results show the first values of concentration factor (F) for LSCs with gain factor (G*) ≥5000 and indicating proportionality between the two variables. Some alternatives can be explored to improve the performance of these systems. CNPq: 159320/2019-4

Debido a la constante demanda de ancho de banda de las últimas décadas se proponen nuevos modelos en el ámbito académico, llevando a que la convergencia de los sistemas ópticos e inalámbricos sean los más utilizados. Conocidos como sistemas RoF (Radio Sobre Fibra), estos permiten utilizar las ventajas de ancho de banda de la fibra óptica y movilidad de los sistemas inalámbricos en un solo entorno. Sin embargo, la mayoría de estos sistemas funcionan solo con una portadora óptica a través de un láser de banda estrecha, que, aunque resultan bastante eficientes, desperdicia la capacidad de la fibra, por lo que se propone utilizar varias portadoras ópticas generadas por una sola fuente ancha y de este modo diseñar una arquitectura WDM que permita aumentar el ancho de banda actual sin degradar la información. Due to the constant demand for bandwidth in recent decades, new models are proposed in the academic field, leading to the convergence of optical and wireless systems being the most widely used. Known as RoF (Radio Over Fiber) systems, these allow the bandwidth advantages of fiber optics and the mobility of wireless systems to be used in a single environment. However, most of these systems work only with an optical carrier through a narrow band laser, which, although quite efficient, wastes the capacity of the fiber, so it is proposed to use several optical carriers generated by a single wide source and thus design a WDM architecture that allows increasing the current bandwidth without degrading the information.

In this work, the effect of crystallite size in a Mach-Zehnder interferometer on optical fibers was studied by coating one of the sensor arms with nanoparticles. In the interferometer, an optical signal is divided into two signals, one for the sensor fiber, coated with nanoparticles, and the other for the reference fiber. The vibration of nanoparticles in the presence of a magnetic field alters the sensor transmission causing an imbalance between the optical signals of the interferometer arms. The nanoparticles used were nickel ferrites (NiFe2O4) with mean crystallite sizes of 3.3 nm, 51.9 nm and 74.3 nm. The protein sol-gel method was used to obtain nickel ferrite as it allows good control of the nanostructure characteristics, especially the size of the crystallites. The nanoparticles were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, VSM magnetic measurements and Mössbauer spectroscopy. The structural parameters extracted from X-ray diffraction were refined by the Rietveld method. The average size of crystallites was determined by the Scherrer equation and by the graphic methods of Williamson-Hall and Size Strain Plot, from the values of the width at half height of the diffraction peaks (FWHM – Full Width at Half Maximum); by the graphic methods of Williamson-Hall and Size Strain Plot, the microdeformation was determined. The performance of the magnetic sensor was analyzed in relation to the parameters of sensitivity, precision and accuracy for different sizes of nanoparticles. It was observed that the relationship between the output power and the applied magnetic field presented linearity between 87.6% and 99.2%. The sensitivity for the different particle sizes ranged between 1.31 dB/mT and 2.49 dB/mT, showing that the sensor sensitivity increases with the magnetization of the nanoparticle. Neste trabalho, foi estudado o efeito do tamanho de cristalito em um interferômetro de Mach-Zehnder em fibras ópticas por meio do revestimento de um dos braços sensor com nanopartículas. No interferômetro um sinal óptico é dividido em dois sinais, sendo um sinal para a fibra sensora, revestido com nanopartículas, e outro para a fibra de referência. A vibração das nanopartículas na presença de um campo magnético altera a transmissão do sensor causando desequilíbrio entre os sinais ópticos dos braços do interferômetro. As nanopartículas utilizadas foram as ferritas de níquel (NiFe 2 O 4 ) com tamanhos médios de cristalito de 3,3 nm, 51,9 nm e 74,3 nm. O método sol-gel proteico foi utilizado para a obtenção da ferrita de níquel por permitir bom controle das características da nanoestrutura, especialmente o tamanho dos cristalitos. As nanopartículas foram caracterizadas por fluorescência de raios-X, difração de raios-X, medidas magnéticas de VSM e espectroscopia Mössbauer. Os parâmetros estruturais extraídos da difração de raios-X foram refinados pelo método Rietveld. O tamanho médio dos cristalitos foi determinado pela equação de Scherrer e pelos métodos gráficos de Williamson-Hall e Size Strain Plot, a partir dos valores da largura à meia altura dos picos de difração (FWHM – Full Width at Half Maximum); pelos métodos gráficos de Williamson-Hall e Size Strain Plot foi determinada a microdeformação. O desempenho do sensor magnético foi analisado em relação aos parâmetros de sensitividade, precisão e exatidão para os diferentes tamanhos de nanopartículas. Observou-se que a relação entre a potência de saída e o campo magnético aplicado apresentou linearidade entre 87,6 % e 99,2%. A sensitividade para os diferentes tamanhos de partículas variou entre 1,31 dB/mT e 2,49 dB/mT, mostrando que a sensitividade do sensor aumenta com a magnetização da nanopartícula.

En el presente documento se desarrolla la investigación del trabajo final de maestría denominado “Diseño de escenarios de simulación de la transmisión ascendente/descendente en una red óptica pasiva gigabit (GPON)”. Este tipo de transmisión se utiliza en las comunicaciones de fibra hasta el hogar, conocidas como FTTH en una GPON. La FTTH consiste en transportar una señal de comunicaciones por fibra desde el equipo de conmutación del operador o del ISP hasta el hogar o la empresa, sustituyendo la infraestructura de cobre existente, como los cables telefónicos y el cable coaxial. GPON utiliza un protocolo basado en IP y codificación ATM o GEM (método de encapsulación de GPON). Especifica velocidades de datos de hasta 2,5 Gbps y es muy flexible en cuanto a los tipos de tráfico que transporta. La GPON permite un servicio triple play (vozdatos-video) y es la base de la mayoría de las aplicaciones FTTP previstas en un futuro próximo. This paper develops the research of the final master's thesis entitled "Design of simulation scenarios for upstream/downstream transmission in a gigabit passive optical network (GPON)". This type of transmission is used in fiber-to-the-home communications, known as FTTH in a GPON. FTTH involves carrying a communications signal over fiber from the carrier's or ISP's switching equipment to the home or business, replacing existing copper infrastructure such as telephone wires and coaxial cable. GPON uses an IPbased protocol and ATM or GEM (GPON encapsulation method) encoding. It specifies data rates of up to 2.5 Gbps and is very flexible in terms of the types of traffic it carries. GPON enables triple play (voice-data-video) service and is the basis for most FTTP applications planned for the near future.

“Multipurpose Spectroelectrochemistry: Paving the Way for In Vivo Measurements” es el título de la tesis doctoral realizada por Jesús Garoz Ruiz bajo la dirección de los doctores Aránzazu Heras y Álvaro Colina. Este trabajo realizado en la Universidad de Burgos resuelve con óptimos resultados tres grandes retos dirigidos al estudio de compuestos de interés biológico, especialmente contaminantes, neurotransmisores y vitaminas. El primer reto está asociado a la fabricación de nuevos electrodos ópticamente transparentes de nanomateriales de carbono. El segundo se relaciona con el desarrollo de novedosos dispositivos espectroelectroquímicos basados en fibras ópticas que facilitan la realización de las medidas. Finalmente, el tercer reto conseguido consiste en la resolución cuantitativa de mezclas de sustancias cuyas señales muestran una elevadísima interferencia, en el seguimiento del pH durante un experimento espectroelectroquímico, y en la determinación de la concentración de ácido ascórbico directamente en un pomelo como primera aproximación a los experimentos in vivo., “Multipurpose Spectroelectrochemistry: Paving the Way for In Vivo Measurements” is the title of the doctoral thesis conducted by Jesús Garoz Ruiz under the direction of Drs. Aránzazu Heras and Álvaro Colina. This work, carried out at the Universidad de Burgos, addresses three main challenges to the study of compounds of biological interest, especially pollutants, neurotransmitters and vitamins, with optimal results. The first challenge is associated with the fabrication of new optically transparent electrodes of carbon nanomaterials. The second one is related to the development of novel spectroelectrochemical devices based on optical fibers that facilitate the performance of the experiments. Finally, the third goal achieved consists in the quantitative resolution of mixtures of substances whose signals show a high interference, in the monitoring of the pH during a spectroelectrochemical experiment, and in the determination of the ascorbic acid concentration directly in a grapefruit as a first approximation to in vivo experiments.

Objective: To evaluate the initial forces generated by two types of palatal expansion appliances, through fiber optic sensors, in elastomeric models. Materials and Methods: An elastomeric model simulating the upper dental arch was fabricated. The sensors were placed adjacent to the first premolars and the first molars roots (apical, cervical, vestibular, palatal). Hyrax and Haas palatal expanders were fitted onto the dental arch. Activation of the screw was performed 4 times. The variations in wavelengths of each sensor during the activations were recorded. ANOVA and Games-Howell were used (P

En los últimos el uso de enlaces ópticos han sido altamente incrementado debido a las ventajas que supone este sobre los enlaces eléctricos, junto con esto, también han aumentado los programas dedicados a la simulación de estos enlaces ópticos. El objetivo principal de este proyecto es crear programas lo cuales puedan servir para el estudio de este tipo de enlaces y sus componentes además del diferente comportamiento de estos. Para ello se han convertido en funciones de Matlab diferentes bloques del programa VPIphotonics para poder hacer varias simulaciones simples. In recent years, the use of optical links for data transmission has highly increased due their advantages as compared to electrical links, and with it, the number of software tools dedicated to simulate these optical links. The main focus of this project is to create a software tool which can help in the study of this type of links, their components and their different behaviour. For that some blocks from VPIphotonics software tool have been converted into Matlab's functions to be able to create simple simulations. En els últims anys l'ús d'enllaços òptics han sigut altament incrementats degut als avantatges que aquests suposen sobre els enllaços elèctrics, junt a això, també han incrementat els programes dedicats a la simulació d'aquests enllaços òptics. L'objectiu principal d'aquest projecte és crear programes els quals puguin server per l'estudi d'aquest tipus d'enllaços i el seus components a més del diferents comportaments d'aquest. Per això s'han convertit en funcions de Matlab diversos blocs del programa VPIphotonics per fer diverses simulacions simples.

Submitted by Lúcio Neri Borges (lucio.borges@unesp.br) on 2021-07-08T16:35:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_final_Lucio_Neri_Borges.pdf: 2574699 bytes, checksum: 75e5288db76f888a3dce11e09eb07474 (MD5) Approved for entry into archive by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br) on 2021-07-11T03:55:28Z (GMT) No. of bitstreams: 0 Made available in DSpace on 2021-07-11T03:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2021-05-17 O progresso nos sistemas de comunicações ópticas possibilitou um grande aumento nas taxas de transmissão de dados. E os sistemas ópticos coerentes digitais têm uma contribuição muito importante neste processo. A possibilidade de modulação do sinal em amplitude,fase e polarização, permite que se possa atingir taxas de transmissão na ordem de centenas de giga bits por segundo com grande facilidade. Porém, estas altas taxas de transmissão tornam muito importante a mitigação de efeitos lineares e não lineares, o que é possível graças ao emprego dos processadores digitais de sinais. Neste conceito, os efeitos lineares foram amplamente estudados e, por meio do domínio digital, têm sido mitigados com bastante qualidade. Algoritmos de inteligência artificial têm contribuído no processo de mitigação destes efeitos e os resultados têm se mostrado muito promissores. Diante disso, propomos neste trabalho a utilização dos algoritmos de clusterização de dados não supervisionados denominados Maximização de Expectativa e K-means com inicialização K-means++, para mitigação dos impedimentos em sistemas ópticos coerentes com modulação DP-16QAM. São analisados os resultados da taxa de erros de bits (BER, do inglês bit error ratio) para sistemas operando em 100 Gbps e 400 Gbps. Para taxas de 100 Gbps são avaliados os comprimentos de enlaces variando de 120 km a 200 km, com potência de lançamento na fibra variando de 0 dBm a 15 dBm. Já os enlaces que operam a 400 Gbps são avaliados para comprimentos de 80 km a 150 km. Com os resultados obtidos neste trabalho,podemos verificar que os algoritmos são eficazes na mitigação de não linearidades, em ambas as taxas de transmissão analisadas, quando comparados com a detecção por máxima verossimilhança. Pode-se observar também que os algoritmos auxiliam na mitigação de efeitos lineares como o desbalanceamento da rede híbrida e do efeito da dessincronização do relógio. Por fim, os custos computacionais dos algoritmos de aprendizagem de máquinas utilizados são comparados, e fica evidenciado que o custo para o algoritmo de K-means é dezenas de vezes menor. Progress in optical communications systems has made it possible to greatly increase data transmission rates. And digital coherent optical systems have a very important contribution in this process. The possibility of modulating the signal in amplitude, phase,and polarization allows it to achieve transmission rates in the order of hundreds of giga bitsper second with great ease. However, these high transmission rates make it very important to mitigate linear and nonlinear effects, which is made possible by the use of digital signal processors. In this concept, linear effects have been extensively studied and mitigated quite well through the digital domain. Artificial intelligence algorithms have contributed to the process of mitigating these effects, and the results have shown great promise. In this context, we propose in this work to use the unsupervised data classification algorithms denominated Expectation Maximization and K-means with K-means++ initialization for mitigating nonlinear impairments in coherent optical systems with DP-16QAM modulation. Bit error rate results for systems operating at 100 Gbps and 400 Gbps are analyzed. For 100 Gbps rates, link lengths ranging from 120 km to 200 km are evaluated, with fiber launch power ranging from 0 dBm to 15 dBm. Links operating at 400 Gbps, on the other hand,are evaluated for link lengths ranging from 80 km to 150 km. With the results obtained in this work, we can verify that the algorithms are effective in mitigating nonlinearities,at both transmission rates analyzed, when compared to maximum likelihood detection. It can also be seen that the algorithms assist in mitigating linear effects such as hybrid imbalance I/Q and the effect of clock desynchronization. Finally, the computational costof the machine learning algorithms used are compared, and it is evident that the cost forthe K-means algorithm is tens of times lower.

Neste trabalho é analisado o efeito dos filmes finos na sensibilidade ao índice de refração das redes de Bragg corroídas. Foi possível realizar um estudo da influência do índice de refração do filme e de sua espessura, no índice de refração efetivo dos modos propagados dentro da fibra. Além disso, a distribuição do campo elétrico no interior da fibra foi investigada propondo-se um modelo para a resposta do dispositivo. Para isso foi utilizado um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos. Esse método é bastante apropriado para a resolução de problemas onde ocorrem interações com a vizinhança bem como por possuir estabilidade e acurácia. Os resultados obtidos apontam para um aumento não linear significativo da sensibilidade quando a fibra é recoberta com filmes finos de maiores índices de refração e, da mesma forma, para dispositivos recobertos com filmes de maiores espessuras. O incremento na sensibilidade ocorre em função da maior distribuição do campo evanescente proporcionado pelo aumento, tanto do índice de refração do filme, quanto de sua espessura. Foi possível determinar uma equação para a resposta da rede levando em conta o índice de refração do filme e sua espessura. In this work, the effect of thin films on the sensitivity of corroded Bragg grid is analyzed. It was possible to carry out a study of the influence of the refractive index of the film and its thickness, on the effective refractive index of the modes propagated within the fiber. In addition, the distribution of the electric field within the fiber was investigated by proposing a model for the response of the device. For this, a numerical model based on the finite element method was used. This method is very suitable for solving problems where interactions with the neighborhood occur as well as for stability and accuracy. The results obtained point to a significant non-linear increase in sensitivity when the film is covered with thin films with higher refractive index and, similarly, for devices covered with films of greater thickness. The increase in sensitivity occurs due to the greater distribution of the evanescent field proportional to the increase, both in the refractive index of the film and in its thickness. The study of the parameters A, B, C and k the proposition of an equation for the grid response taking into account the refractive index of the film and its thickness.

Submitted by Biblioteca Central (biblioteca@unicap.br) on 2021-08-09T13:34:29Z No. of bitstreams: 2 Ok_klayne_kattiley_santos_filho.pdf: 3287116 bytes, checksum: 99fc2d4c4c26250b5ce1844d8f953ea3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Made available in DSpace on 2021-08-09T13:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Ok_klayne_kattiley_santos_filho.pdf: 3287116 bytes, checksum: 99fc2d4c4c26250b5ce1844d8f953ea3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2021-02-11 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Sem resumo em português. Concrete is one of the main materials used worldwide and the quest to improve the quality and durability of concrete structures is constant. Several factors can contribute to the decrease of the durability of the material, deformations caused by phenomena such as Shrinkage and internal swelling reactions occur for different causes and generally at different ages, but they can directly interfere in decreasing the useful life of the structures.There are several test methods used to describe the behavior of structures against retraction or affected by internal swelling reactions (ISR), but most of them require complex and destructive procedures for material analysis. Over time, new technologies have been the subject of study for monitoring structures over time, including fiber optic sensors, so fiber optic sensors have been increasingly applied to the study of concrete elements and engineering in general. There are several types and designs of sensors, but not all are suitable for use in concrete structures. This work aims to evaluate whether this technology is effective as an alternative for monitoring concrete. The analysis of deformations from Shrinkage and internal swelling reactions in concrete elements was done using a bare-type, smalldiameter FBG (Fiber Bragg Grating) sensor.

La tecnología GPON nos permite implementar una red de acceso basada en cables de fibra óptica los cuales nos brindan mejor calidad en los servicios prestados; por lo tanto, desde hace algunos años toda la infraestructura en cobre de algunos países ha venido evolucionando por esta tecnología, para optar por servicios con grandes capacidades de velocidad de transmisión de datos. Este proyecto se centra en la implementación de una arquitectura de red GPON de los servicios de voz, video y datos por medio de la red FTTH. Para lograr lo anterior, se establecerán los protocolos de comunicación de cada servicio y se realizará la configuración en la OLT para transmitirlos a través de la red de prácticas instalada en el Centro Industrial de Mantenimiento Integral SENA-CIMI, esto con el fin de garantizar la comunicación con la ONT y poder visualizar cada uno de los servicios. En Colombia actualmente solo algunos ISP están implementando la tecnología GPON, por lo que este proyecto impulsará a la comunidad educativa a realizar proyectos de investigación y propuesta para la implementación de la tecnología en pequeñas zonas de la ciudad y obtener mayores velocidades de transmisión de datos para mejorar la conectividad en nuestro país. GPON technology allows us to implement an access network based on fiber optic cables which provide us with better quality in the services provided; therefore, for some years now, the entire copper infrastructure in some countries has been evolving with this technology to opt for services with high data transmission rate capabilities. This project focuses on the implementation of a GPON network architecture for voice, video and data services through the FTTH network.. To achieve the above, the communication protocols of each service will be established and the configuration will be made in the OLT to transmit them through the network of practices installed in the Centro Industrial de Mantenimiento Integral SENA-CIMI, this in order to guarantee communication with the ONT and be able to view each of the services. In Colombia, currently only a few ISPs are implementing GPON technology, so this project will encourage the educational community to carry out research and proposal projects to implement the technology in small areas of the city and obtain higher data transmission speeds. to improve connectivity in our country. Ingeniero de Telecomunicaciones http://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacion Pregrado

"El uso de biosensores se ha incrementado en los últimos años gracias a que permiten detectar un amplio espectro de elementos biológicos en diferentes campos de la vida como en el diagnóstico clínico, aplicaciones médicas, control de calidad de comida, agricultura, industria y la lucha contra el bioterrorismo. En particular, un elemento biológico que ha atraído la mayor atención es la hormona Gonadotropina coriónica humana (hCG) debido a que se encuentra en el ser humano, además sirve como marcador de embarazo, marcador tumoral el cual podría ser apto para detectar diferentes tipos de cáncer como el testicular en hombres y el ovárico en mujeres. Además, se ha descubierto en concentraciones anormales de hCG durante el embarazo puede desencadenar un aborto prematuro. Debido a lo anterior, para que sea posible detectar el elemento biológico de interés, los biosensores de fibra óptica taper (TOF) ofrecen un gran número de ventajas con respecto a los otros tipos de biosensores como lo es su ultra sensibilidad al detectar el elemento de interés, su tamaño compacto y ligero que lo hace factible para su instalación en cualquier lugar, su inmunidad a la interferencia electromagnética y finalmente permite el monitoreo de la respuesta en tiempo real."

El presente trabajo tiene como objetivo diseñar un plan de implementación de una red de comunicación con fibra óptica, el cual permitirá mejorar la gestión educativa en las instituciones educativas. Para este estudio el instrumento usado para la recolección de la información cuenta con una confiabilidad de 0.81, aplicado a una muestra constituida por 210 directores quienes manifestaron en su totalidad que la gestión educativa actualmente es deficiente con un 76.6%, siendo además la dimensión con mayor percepción negativa la de los procesos pedagógicos con un 98.5%, es por ello que se elaboró la propuesta de mejora con la finalidad optimizar la gestión educativa generando mayor satisfacción en la comunidad educativa siendo esta validad por expertos en la materia, se concluye que ante la problemática identificada se presenta la propuesta de solución mediante una red de comunicación con fibra óptica el cual a través de sus herramientas y estrategias tecnologías que permitirán mejorar la comunidad educativa, optimizando sus recursos, así como la reducción de la brecha digital como parte del cuarto objetivo de desarrollo sostenible el cual pretende brindar un educación de calidad. Chiclayo Escuela de Posgrado Reforma y Modernización del Estado Biodiversidad, cambio climático y calidad ambiental Apoyo a la reducción de brechas y carencias en la educación en todos sus niveles Educación de calidad

Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MCIU) (PID2019-106747RB-I00), Consejería de Economía, Conocimiento, Empresas y Universidad (CECEU) (UMA18-FEDERJA-219, P18-RT-1453, P18-RT-793) and National Research Council of Canada (NRC) Collaborative Science, Technology and Innovation Program (CSTIP) (HTSN 209). The use of subwavelength grating structures in silicon waveguides have fuelled the development of integrated optical components with superior performance. By a judicious lithographic pattern of the grating, the optical properties of the synthesized metamaterial can be accurately tailored. In this work, we review our latest advances in subwavelength-grating-engineered silicon and germanium planar devices. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Distributed optical fiber sensing is currently a very predominant research field, which perceives optical fibers as the potential nervous system of the Earth. Optical fibers are understood as continuous densely-packed sensing arrays, able of retrieving physical quantities from the environment of the fiber. Some of the most prominent distributed sensing implementations nowadays rely on performing interferometric measurements using the Rayleigh backscattered light, resorting to a technique called Phase-sensitive Optical Time-Domain Reflectometry (CP-ϕOTDR). A variant to this technique has been recently proposed in 2016, known as Chirped-Pulse Phase-Sensitive OTDR, which allowed to overcome most of the limitations of traditional ϕOTDR implementations while retaining a simple setup, yielding remarkably high sensitivities. In this thesis, we aim to optimize the stability and performance of chirped-pulse ϕOTDR systems over long-term measurements, and develop novel paradigm changing applications benefiting from the high sensitivity provided by the technique. We reach a mK-scale long-term stability in ϕOTDR systems, and perform highly sensitive strain, temperature, and refractive index measurements, demonstrating new photonic applications such as distributed bolometry, electro-optical reflectometry, or distributed underwater seismology. We discuss how these applications might be able of increasing the efficiency in the energy field, paving the way towards the development of self-diagnosable grids (smart-grids), and also of revolutionizing next-generation seismological networks, allowing to overcome some of the greatest limitations faced in modern seismology today., Distributed optical fiber sensing is currently a very predominant research field, which perceives optical fibers as the potential nervous system of the Earth. Optical fibers are understood as continuous densely-packed sensing arrays, able of retrieving physical quantities from the environment of the fiber. Some of the most prominent distributed sensing implementations nowadays rely on performing interferometric measurements using the Rayleigh backscattered light, resorting to a technique called Phase-sensitive Optical Time-Domain Reflectometry (φOTDR). A variant to this technique has been recently proposed in 2016, known as Chirped-Pulse Phase-Sensitive OTDR, which allowed to overcome most of the limitations of traditional φOTDR implementations while retaining a simple setup, yielding remarkably high sensitivities. In this thesis, we aim to optimize the stability and performance of chirped-pulse φOTDR systems over long-term measurements, and develop novel paradigm changing applications benefiting from the high sensitivity provided by the technique. We reach a mK-scale long-term stability in φOTDR systems, and perform highly sensitive strain, temperature and refractive index measurements, demonstrating new photonic applications such as distributed bolometry, electro-optical reflectometry, or distributed underwater seismology. We discuss how these applications might be able of increasing the efficiency in the energy field, paving the way towards the development of self-diagnosable grids (smart-grids), and also of revolutionizing nextgeneration seismological networks, allowing to overcome some of the greatest limitations faced in modern seismology today. We finally conclude and summarize the objectives achieved in this thesis, commenting on the potential of the novel applications shown, and proposing future lines of research based on the results.

Submitted by Geraldo Antonio de Oliveira Junior (geraldo.oliveira@unesp.br) on 2021-01-27T17:34:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Versão final - Geraldo_A_O_Jr.pdf: 3252526 bytes, checksum: 3a48ad8e5655c55cee1abc26710b3787 (MD5) Approved for entry into archive by JOÃO PEDRO ALVES CARDOSO (joao.cardoso@sjbv.unesp.br) on 2021-01-28T10:31:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_ga_me_sjbv.pdf: 3252526 bytes, checksum: 3a48ad8e5655c55cee1abc26710b3787 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-28T10:31:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_ga_me_sjbv.pdf: 3252526 bytes, checksum: 3a48ad8e5655c55cee1abc26710b3787 (MD5) Previous issue date: 2020-12-30 As mudanças recentes em nossa sociedade têm aumentado a demanda junto ao setor de telecomunicações por soluções que busquem ampliar a largura de banda e o alcance das redes de acesso. Neste contexto, as redes ópticas passivas de longo alcance (LRPON) ao usarem processadores digitais de sinais (DSP) operando em sistemas de comunicações coerentes, conseguem aliar o ganho de mixagem e a diversidade de formatos de amplitude e fase, apresentam alto potencial de sucesso no desafio de compensar os efeitos combinados do ruído e da distorção não linear. Neste trabalho, é proposto o uso de aprendizagem de máquina aplicada a um novo algoritmo de agrupamento, denominado agrupamento baseado em histograma (HBC), que emprega a densidade de um histograma 2D para classificar constelações distorcidas de forma não linear. O algoritmo foi aplicado em uma rede LR-PON de 100 km de comprimento com divisão de 1:64 nos primeiros 80 km do enlace. Os resultados alcançados mostram uma melhor eficiência de HBC em comparação aos algoritmos utilizados de Becnhmark, Máxima Verossimilhança e K-means. Quando levado em conta o fator Q, HBC é 0,57 dB melhor que Máxima Verossimilhança e 0,21 dB melhor que K-means. Quando olhamos para BER, HBC alcança um valor de 2 x 10−3, sendo 2.5 dB e 1,25 dB maior que Máxima Verossimilhança e K-means respectivamente. Recent changes in our society have incresead demand from the Telecomunications sectorfor solutions that seek increase the bandwith and reach of access network. In this context,Long Reach Passive Optical Network (LR-PON) when using digital signal processor (DSP)operating in coherent communications system are able to combine the mixing gain and thediversity of amplitude and phase formats, have high potencial sucessfull in the chalenge ofcompesating for the conbined efects of noise and non-linear distortion. This work proposethe use of machine learning applied to a new clustering algorithm, called histogram-basedclustering (HBC), wich use the sensity of a 2D histogram to classify constellations distorsedin a non-linear way. The alghorithm is apply in a LR-PON network of 100 km with 1:64split in the first 80 km of the span. The result are show a better efficiency of HBC whencompared to the algorithms used for Benchmark, Maximum Likelihood and K-means.When taking into the account the Q factor, HBC is 0.57 dB better than ManimumLikelihood and 0,21 dB betther that K-means. When look at BER, HBC reach a valueof 2×10−3, with 2.5 dB and 1.25 dB greater than Maximum Likelihood and K-meansrespectiviely.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná Secretaria da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior (SETI) A análise de vibrações é uma das principais técnicas utilizadas para a identificação do comportamento de estruturas e máquinas elétricas. Em ambas as áreas há a necessidade de monitorar e identificar as componentes em frequência. Em estruturas, a alteração das frequências pode estar relacionada à variação da rigidez e, consequentemente, a uma possível presença de defeito. Em máquinas elétricas, através do espectro de vibração, é possível identificar falhas no rotor, estator e rolamentos. Os fatores como influência do campo eletromagnético em máquinas elétricas, longas distâncias e descargas atmosféricas ao analisar edificações de grande porte, sugere o desenvolvimento de novos sensores, propiciando um campo promissor para a aplicação dos sensores ópticos. Assim, neste trabalho é desenvolvido um acelerômetro óptico biaxial empregando redes de Bragg em fibra óptica (FBG) com elevada abertura numérica (UHNA). As etapas para o desenvolvimento do acelerômetro são definidas em: projeto, caracterização, calibração e teste. A frequência de ressonância e sensibilidade do transdutor é de 1250,00 Hz e 100 pm.g−1, respectivamente. Para validar a resposta do acelerômetro óptico biaxial para o monitoramento das frequências de vibrações em máquinas elétricas, são realizados ensaios a vazio e com carga no eixo do motor analisado. Além disso, neste trabalho é proposto a técnica de controle de vibrações, empregando os neutralizadores, aliado ao sensoriamento óptico. Para a análise dos neutralizadores de vibrações é implementado um modelo passivo massa-mola (MK), massa-mola-amortecedor (MKC), semi-ativo e híbrido do tipo pendular para o controle da vibração em um prédio em escala. O neutralizador MK é sintonizado na primeira frequência natural do prédio, impondo elevada impedância nessa componente. Para o neutralizador MKC é empregado o material viscoelástico C-1002, devido ao seu elevado amortecimento permite o controle na faixa de 1,45 Hz a 1,71 Hz. O neutralizador semi-ativo é implementado baseado na topologia feedback, tendo a FBG como sensor. Para validação desse sensor na análise do controle de vibração, a resposta é comparada com o sensor piezoelétrico. A faixa de controle desse sistema está limitada entre 1,10 Hz e 1,55 Hz e a atenuação obtida da excitação próximo da frequência natural do prédio é de 14 dB. O neutralizador pendular híbrido alia as características do elemento passivo e semi-ativo, permitindo a banda larga de atuação definida entre 1,10 Hz e 1,65 Hz. Em suma, o desenvolvimento do acelerômetro óptico baseado na fibra óptica UHNA e dos neutralizadores de vibrações, permitiram validar esses projetos e assim implementar futuras aplicações na análise e no controle de vibrações. Vibration analysis is one of the main techniques used to identify the behavior of structures and electrical machines. In both areas, there is a need to monitor and identify the components in frequency. In structure monitoring, the alteration of frequencies can be related to the stiffness variation and, consequently, the defect identification. In electrical machines, based on the vibration spectrum, it is possible to identify failures in the rotor, stator, and bearings. The influence of the electromagnetic field in electrical machines, long distances, and atmospheric discharges when analyzing large buildings suggests developing new sensors, providing a promising area for applying optical sensors. Thus, in this work, a biaxial optical accelerometer is developed using fiber Bragg gratings (FBGs) with a high numerical aperture (UHNA). The steps development of the accelerometer is defined as project, characterization, calibration, and testing. The resonance frequency and sensitivity of the transducer is 1250.00 Hz and 100 pm.g−1, respectively. The tests are carried out with and without the load on the analyzed motor axis. This allows for validation of the biaxial optical accelerometer response for monitoring the frequencies of vibrations in electrical machines. In addition, the vibration control technique is proposed in this work, based on the neutralizers, coupled with optical sensing. For the analysis of vibration neutralizers, a passive spring-mass (MK), spring-mass-damping (MKC), the semi-active and hybrid pendulum-type model is implemented to control vibration in a building in scale. The MK neutralizer is tuned to the building’s first natural frequency. For the MKC neutralizer, the viscoelastic material C-1002 is used, which sets a control in the range of 1.45 Hz to 1.71 Hz. The semi-active neutralizer is implemented based on the feedback topology, having the FBG as sensor. For validation of this sensor in vibration control analysis, the response is compared with the piezoelectric sensor. The control range of this system is limited between 1.10 Hz and 1.55 Hz, and the attenuation obtained from the excitation near the natural frequency of the building is 14 dB. The hybrid pendular neutralizer combines the passive and semi-active element’s characteristics, allowing the actuation broadband between 1.10 Hz and 1.65 Hz. Thus, the optical accelerometer development based on UHNA fiber optics and the vibration neutralizers allowed validating these projects and implementing future vibration analysis and control applications.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho apresenta estudos sobre a identificação de vibrações mecânicas e temperatura originadas no núcleo de ferro de um transformador trifásico à seco. Diferentes componentes de frequência podem gerar perdas e danos por meio de vibrações mecânicas. A perda de isolamento provoca falhas como curtos-circuitos, que acabam gerando prejuízos às concessionárias de energia e principalmente aos consumidores finais. Diferentemente dos sensores elétricos comerciais, que são acoplados na carcaça externa do transformador, esse estudo propõe a aplicação de redes de Bragg em fibra ótica (FBG) como elementos sensores aplicados diretamente ao núcleo, monitorando de forma simultânea vibração e temperatura. Também comparados aos sensores elétricos tradicionais (strain gages), os sensores FBGs não sofrem interferência eletromagnética, podendo ser aplicados internamente ao transformador sem atenuações do sinal ótico. Além disso, monitora a vibração diretamente na principal fonte causadora, que é o núcleo de ferro. Como o sensor fica exposto a um ambiente hostil, um dispositivo em compósito reforçado de fibra de carbono foi projetado para proteger a fibra ótica. Os sensores óticos foram revestidos pelo compósito, que também tem a função de melhorar a sensibilidade à deformação do sensor. A geometria da peça tem um formato de mola que garante esse aumento na sensibilidade em aproximadamente 12,3 % para a componente de frequência fundamental mecânica de 120 Hz. Para a medição da temperatura e vibração foram utilizados dois sensores multiplexados com comprimentos de onda diferentes. A compensação da temperatura do sensor de deformação também foi realizada. Ensaios elétricos em um transformador trifásico à seco de 3 kVA foram realizados com diferentes tipos de cargas elétricas. A Função da Resposta em Frequência (FRF) foi utilizada para apresentação dos resultados de deformação e comparação das FRFs de sensores colados livremente no núcleo com os sensores embebidos em fibra de carbono. O dispositivo de engate rápido, nos testes experimentais, obteve uma relação média de incremento de sensibilidade de 32 % em relação ao sensor não encapsulado. Dessa forma, mostrou-se viável a aplicação direta no núcleo de ferro de transformadores trifásicos à seco. This work presents studies on the identification of mechanical vibrations and temperature originating in the iron core of a three-phase dry transformer. Different frequency components can generate losses and damages through mechanical vibrations. The loss of insulation causes major failures such as short circuits, which end up generating losses to energy concessionary and mainly to final consumers. Unlike commercial electrical sensors, which are attached to the transformer’s external housing, this study proposes the application of Bragg gratings in optical fiber (FBG) as sensor elements applied directly to the core, simultaneously monitoring dynamic vibration and temperature. Also compared to traditional electrical sensors (strain gages), FBGs sensors do not suffer electromagnetic interference, and can be applied internally to the transformer without optical signal attenuation. In addition, it monitors vibration directly at the main causative source, which is the iron core. As the sensor is exposed to a hostile environment, a carbon fiber reinforced composite device is designed to protect the optical fiber. The optical sensors were coated by the composite, which also has the function of improving the sensitivity to dynamic deformation of the sensor. The part geometry has a spring shape that guarantees this increase in sensitivity by approximately 12.3 % for the 120 Hz mechanical fundamental frequency component. For the measurement of temperature and vibration, two multiplexed sensors with different wavelengths were used. The temperature compensation of the strain sensor was also performed. Electrical tests on a 3 kVA three-phase dry transformer were carried out with different types of electrical loads. The Frequency Response Function (FRF) was used to present the dynamic deformation results and compare the FRFs of sensors glued freely to the core with the embedded sensors. The quick coupling device, in the experimental tests, obtained an average sensitivity increase ratio of 32 % in relation to the non-encapsulated sensor. Thus, direct application to the iron core of three-phase dry transformers was shown to be feasible.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná Neste trabalho são apresentadas as etapas de fabricação e teste de uma matriz de sensoriamento tátil constituída por 4 sensores de macrocurvatura em fibras óticas, multiplexados e encapsulados em silicone. Para a interrogação do sistema são usadas as informações contidas nos espectros de transmissão da matriz na região espectral do visível. A intensidade de transmissão, nos diferentes comprimentos de onda da luz, é afetada por perturbações externas causadas por cargas aplicadas sobre a superfície da matriz, permitindo o sensoriamento tátil. A resposta acoplada dos 4 sensores permitiu a identificação da magnitude e posição de cargas aplicadas simultaneamente em até 5 regiões de sensoriamento pré-estabelecidas. Regressões lineares foram usadas para analisar os espectros de transmissão obtidos quando da aplicação de cargas entre 0,0 kg e 2,0 kg sobre a superfície da matriz. O sensoriamento na matriz com um número de sensores menor do que o número de regiões de sensoriamento foi alcançado. O sistema mostrou-se capaz de reconhecer cargas e posições com erro de 0,208 kg usando a regressão Ridge. Este erro representa 10,40 % da maior carga aplicada por região e 3,47 % da maior carga total aplicada na matriz. In this work, fabrication and testing of a tactile sensing array consisting of 4 macrobend optical fiber sensors, multiplexed and encapsulated in silicone are presented. The array transmission spectra in the visible spectral range carries information used for the sensing system interrogation. Intensity at different wavelengths of the transmission spectrum is affected by external perturbations caused by loads applied on the array surface, allowing tactile sensing. The coupled response of the 4 sensors allowed the identification of the magnitude and position of loads applied simultaneously in up to 5 previously established sensing regions. Linear regressions were used in the analysis of the transmission spectra obtained when the array was submitted to loads from 0.0 kg to 2.0 kg. Tactile sensing with fewer sensors than the number of sensing regions has been achieved. The system was able to recognize the magnitude and location of loads with an error of 0.208 kg using Ridge regression. This error represents 10.40 % of the highest applied load per region and 3.47 % of the highest total load applied on the sensing array.