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Nowadays, the study and optimization of volume holographic lenses (HLs) stored in low-toxicity photopolymers have a great interest. HLs are now a component of optical imaging systems that are mostly used in head-mounted displays for virtual and augmented reality or as non-image systems in light deflectors and concentrators. One of the most important parameters used when working with imaging systems is the resolution of the optical system. In this work, the similarity between the object and image of negative asymmetrical HLs stored in a low-toxicity photopolymer named Biophotopol has been evaluated theoretically and experimentally. For this purpose, the resolution of the HLs was calculated using the Convolution Theorem. A USAF 1951 test was used as an object and the impulse responses of the HLs were obtained with two different sensors: CCD and Hartmann-Shack (HS) wavefront sensor. In addition, the resolution of the HLs has been obtained by two different methods: one using the Convolution Theorem, using both the CCD and the HS wavefront sensor, and the other by forming the USAF test image on the CCD sensor. Finally, a theoretical study of object-image similarity was carried out using the MSE (mean squared error) metric to evaluate the quantitative experimental results.

The technology we are developing consists of the use of coordination compounds with metals to carry out this detection of Acetic acid. This compound normally reacts with acetic acid changing its colour, making it a suitable compound for use as a detector. The proposed method allows detecting acetic acid in any medium, whether in solution, in the gas phase, in the solid phase, or in any combination of these. Upon contact with the acid, a colour change occurs that can be detected visually or through optical means. After its use, the active medium can be regenerated by a simple procedure and be available again for new use. This allows the creation of simple and intuitive detection devices, usable by non-experts and that can be regenerated and reused. The main advantage of this sensor is to allow the specific detection of acetic acid and quantification of its concentration, using coordination compounds with metals that are present in the yellow dye.

En este Trabajo de Fin de Grado se ha hecho un estudio y análisis de unos dispositivos capaces de controlar localmente y en tiempo real las propiedades características de un frente de ondas, como pueden ser la amplitud, la fase y la polarización de la propia luz del haz. Un tipo de dispositivos que permiten realizar todo esto son la micropantallas de cristal líquido en silicio (LCoS, Liquid Crystal on Silicon). Pero antes de usar estos dispositivos es importante conocer como se comportan ante distintas situaciones y entornos. Por ello, con el objetivo de poder usar estos dispositivos eficientemente se hace necesario calibrar sus propiedades ópticas en función de los voltajes que se le envían. Hasta ahora, existen una gran variedad de técnicas de calibrado, pero, en general, no se basan en polarimetría para calibrar simultáneamente los millones de píxeles que forman la pantalla del LCoS. Es por esta razón, que en este TFG se presenta una técnica de calibrado basada en la polarimetría de Stokes. Originalmente, esta técnica se ha usado con éxito para calibrar puntos aislados de la pantalla de cristal líquido, que es lo que hacen la mayoría de técnicas de calibrado. En este trabajo, se ha extendido esta técnica a toda la pantalla, y para ello, se ha tenido que trabajar con imágenes del LCoS. Este tipo de técnicas se conocen como polarimetría de imagen. Para realizar este trabajo se ha diseñado un experimento mediante el cual, gracias al entorno de programación LabView, se ha automatizado el proceso de la toma de las imágenes, y luego, con el entorno MatLab, se ha trabajado y analizado estas imágenes para extraer los parámetros ópticos que permiten calibrar una micropantalla de cristal líquido. Estos parámetros que se han estudiado en función de los niveles de gris (el voltaje enviado a la pantalla) son los parámetros de Stokes, el retardo lineal, la orientación del director y el flicker. En un principio, este análisis se ha realizado de forma simultánea en tres píxeles

Diffraction gratings are recorded in a holographic photopolymer containing nematic liquid crystal and peppermint oil. The presence of the oil modifies the polymerization and the holographic response. The composite containing oil adulterated with triethyl citrate obtains a diffraction efficiency related to the oil’s purity. The results obtained suggest the possibility of developing a holographic chemical analysis method for quality control of raw materials.

The technology we are developing consists of the use of coordination compounds with metals to carry out the detection of acetic acid, which is a harmful substance for human health and some art works.

In this work, we use a holographic dispersed liquid crystal (HPDLC) to detect a substance added as adulterant to peppermint oil. Volume diffraction gratings are recorded in two samples of HPDLC with and without peppermint oil respectively using a Nd:YAG laser tuned at 532 nm. The adulterant is detected due to the differences obtained for the maximum diffraction efficiency, which are related to the purity of the oil.

In this paper, we have evaluated the quality of holographic lenses stored in an environmentally friendly photopolymer. Optical quality metrics has been used to test the holographic lenses. The metrics values obtained shows that the negative asymmetrical holographic lenses have the best optical quality.

Holographic Lenses (HLs) are holograms obtained from the interference of an object point (object beam) and a plane beam (reference beam). Unlike conventional refractive lenses (RLs), their physical principle is diffraction, and in addition to spectral dependence, they also exhibit angular dependence. One of the main applications of such HLs is their use in AR optical systems such as head mounted displays (HMD). HLs also exhibit aberrations. To measure the impact of these aberrations, diffraction efficiency is not a suitable optical parameter. For this purpose, different quality metrics can be used. In this work, the quality of positive symmetrical and negative asymmetrical HLs has been evaluated by studying different metrics: optical quality metrics (Zernike and Seidel coefficients, RMS for Zernike and Seidel aberrations, and critical pupil fraction (PF); and image quality metrics based on the impulse response of the system (Strehl Ratio (SR), Entropy and cut-off frequency).

The similarity between object and image of negative asymmetrical holographic lenses (HLs) stored in a low-toxicity photopolymer has been evaluated theoretically and experimentally. Asymmetrical experimental setups with negative focal lengths have been used to obtain HLs. For this purpose, the resolution of the HLs was calculated using the convolution theorem. A USAF 1951 test was used as an object and the impulse responses of the HLs, which in this case was the amplitude spread function (ASF), were obtained with two different methods: using a CCD sensor and a Hartmann Shack (HS) wavefront sensor. For a negative asymmetrically recorded HL a maximum resolution of 11.31 lp/mm was obtained. It was evaluated at 473 nm wavelength. A theoretical study of object-image similarity had carried out using the MSE (mean squared error) metric to evaluate the experimental results obtained quantitatively.

Las Tecnologías del Aprendizaje Cooperativo (TAC) constituyen sin duda una plataforma de gran interés para el profesorado y alumnado en el ámbito de la educación superior por las ventajas que ofrecen en términos de interacción y trabajo en equipo. En este estudio se recogen los resultados preliminares correspondientes a una experiencia educativa cuyo objetivo ha sido evaluar el impacto de implementar una metodología de aprendizaje cooperativo basado en la técnica del puzle de Aronson en la asignatura de últimos cursos Ultrasonidos y Aplicaciones del Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación (GISIT) que se imparte en la Universidad de Alicante (UA). La experiencia docente ha demostrado que el uso de las TAC no solo incrementa el grado de implicación del alumnado en la resolución de una tarea común, sino que potencia sus habilidades de trabajo en equipo garantizando a su vez el rendimiento académico de las metodologías convencionales.

En esta memoria se presenta el trabajo realizado durante el curso ’21-’22 dentro de la RED de docencia que se solicitó para ello. El objetivo de este trabajo era transmitir algunas de las técnicas más sencillas utilizadas en un grupo de investigación de la Universidad de Alicante a estudiantes de grados inferiores a los estudios de doctorado. Las técnicas de investigación utilizadas permiten medir con precisión el movimiento de algunas estructuras sencillas, de forma que la experiencia realizada ha permitido que estos estudiantes tengan una experimentalidad dentro del mundo real que dentro de sus propias titulaciones es muy difícil de conseguir. Los resultados muestran que la satisfacción general del estudiantado ha sido muy elevada y que los objetivos de transmisión de conocimientos se han logrado con facilidad. Por ello creemos que estas actividades deberían estar incluidas en los planes de estudios de las titulaciones relacionadas; no obstante, la rigidez y densidad de los contenidos de la gran mayoría de las asignaturas en estas titulaciones relacionadas con la construcción dificulta enormemente la puesta en práctica de experiencias como esta.

En este trabajo se recoge la estrategia utilizada para superar las dificultades derivadas del modelo de Docencia Dual (DD) en el ámbito experimental de las asignaturas: Técnicas Experimentales IV del Grado de Física, y Acústica del Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación. La implantación de la DD y los turnos implica una reducción de las horas presenciales en el laboratorio. Para mitigar este inconveniente se han elaborado una serie de vídeos demostrativos en los cuales se muestra paso a paso todos los procedimientos que el alumnado debería de realizar de forma presencial en el laboratorio. Se ha diseñado y facilitado una encuesta con el objetivo de evaluar la satisfacción por estos materiales. Se ha validado la encuesta a través de SPSS, y los resultados cuantitativamente arrojan en general una muy buena recepción de los materiales audiovisuales elaborados, ya que más del 80% del alumnado encuestado considera que los vídeos han sido de utilidad desde el punto de vista del aprendizaje autónomo/online.

Debido a la COVID-19 y las restricciones sanitarias, la Universidad de Alicante implantó la docencia dual. En este trabajo se recoge la estrategia utilizada para superar las dificultades derivadas de este modelo educativo en el ámbito experimental de las asignaturas: Técnicas Experimentales IV del Grado de Física, y Acústica del Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación. El impacto de la docencia dual principalmente repercute en una disminución en el número de horas que el alumnado puede disfrutar de forma presencial en el laboratorio. Para mitigar este inconveniente se han elaborado una serie de vídeos demostrativos en los cuales se muestra paso a paso el montaje a realizar en el laboratorio, configuración de instrumentos, adquisición de las medidas y en general todos los procedimientos que el alumnado debería de realizar de forma presencial. Para evaluar las ventajas y desventajas de la aplicación de esta iniciativa educativa se ha elaborado una encuesta que se ha facilitado a todo el alumnado. En primer lugar, se ha validado la encuesta a través de los análisis estadísticos pertinentes a través de SPSS, y los resultados cuantitativamente arrojan en general una muy buena recepción de los materiales audiovisuales elaborados, ya que más del 80% del alumnado encuestado considera que los vídeos han sido de utilidad desde el punto de vista del aprendizaje autónomo/online.

This work shows the redesign of an elemental experience based on the Helmholtz resonator using 3D printing. A Helmholtz resonator is based on a volume and at least one opening that can include a tube or not. The air column inside the tube can be considered the mass of the system, whereas the volume represents the system's stiffness. Due to these analogies between acoustics and mechanics, the Helmholtz resonator is an interesting example of a harmonic oscillator. The relevance of harmonic motions is well known, and this topic is present in the syllabus of many technical and scientific education degrees. In this work, a bottle has been designed and fabricated using 3D printer technology. The design aimed to create a Helmholtz resonator with a variable frequency of resonance. Different mouthpieces have also been designed. The bottle is composed of a set of cylindrical sections that can be attached, enlarging the length of the container. For ensuring that the different parts set a tight enclosure, an O-ring seal has also been designed and fabricated. As more rings and O-seal junctions are attached, the volume of the resonator grows. By blowing the mouth of the Helmholtz resonator with different sections, different resonance frequencies can be measured. From these measurements, several parameters can be estimated indirectly, such as the speed of sound waves, the room temperature, and air density. 3D printing permits to analyse several scenarios without using uncomfortablestrategies to vary the bottle's volume, such as water, reducing the hazard in a laboratory with electronic instrumentation.

En este trabajo se recogen los derivados de la investigación en nuevas estrategias docentes para la docencia en educación superior. En concreto, se detalla la propuesta realizada de utilizar el sistema Arduino para la elaboración de una actividad formativa experimental aplicada a dos titulaciones y asignaturas diferentes. Los grados involucrados son el Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación (GISIT) y el Grado en Física (GF). La experiencia docente diseñada se centra en la medida de la directividad de fuentes sonoras. El diseño de la actividad formativa persigue realizar una actividad experimental con enfoques diferentes para la asignatura Acústica del GISIT y de la asignatura Técnicas Experimentales IV (TEIV) del GF. La asignatura Acústica es de 2º curso mientras que TEIV es de 4º, por lo que el contexto del alumnado es muy dispar. Además, el objetivo de la actividad formativa en ambos casos también lo es. En el caso de Acústica, la actividad formativa está más enfocada al fenómeno físico de la directividad sonora de fuentes, mientras que para el caso de la actividad formativa para la asignatura TEIV el objetivo se centra más en el sistema de control y de instrumentación basado en Arduino.

La red de investigación en docencia universitaria cuyos resultados se resumen brevemente en la presente memoria propone una plataforma software para la caracterización de materiales acústicos que sirva de complemento a la plataforma experimental desarrollada en el mismo contexto durante el curso pasado. En concreto, se pretende dotar tanto al alumnado como al profesorado implicado en la docencia de las asignaturas del IIA (Itinerario de Ingeniería Acústica) del GISIT (Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación) de una herramienta que facilite el aprendizaje de los procedimientos nacionales e internacionales de caracterización de materiales acústicos desde un entorno virtual. Además, al valerse de un entorno de programación ampliamente utilizado durante la carrera, dicha herramienta no solo permite al alumnado implicarse en el desarrollo de la misma, sino que también ofrece interesantes posibilidades de escalabilidad en el futuro gracias a su estructura modular.

El desarrollo de nuevas herramientas y recursos que faciliten y garanticen una formación de calidad constituye una de las principales líneas de trabajo en la investigación en docencia universitaria. Entre los recursos tecnológicos existentes, las plataformas softwares quizás sean unas de las elecciones más comunes por parte del profesorado gracias a su fácil escalabilidad y versatilidad de uso. Este trabajo presenta los resultados preliminares correspondientes del desarrollo de una plataforma software para el Itinerario de Ingeniería Acústica del Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación. En concreto, la plataforma implementada permite servir como vehículo de aprendizaje de los métodos de caracterización de materiales acústicos, así como de los fundamentos teóricos subyacentes, en las asignaturas que conforman dicho itinerario. A partir de esta herramienta, el alumnado será capaz no solo de conocer en detalle los procedimientos normativos nacionales e internacionales utilizados habitualmente para dicho fin, sino también reforzar los conceptos teóricos asociados a los mismos desde un entorno virtual que complemente al de un laboratorio de medida.

Aberrations and the image quality of holographic lenses were evaluated by a Hartmann–Shack (HS) wavefront sensor. Two lenses, one recorded with a symmetrical configuration and the other with an asymmetrical one, were stored in a photopolymer called Biophotopol. Each was reconstructed with two different wavelengths, 473 nm and 633 nm. Different metrics were applied to determine and quantify the aberration of the lenses (Zernike coefficients, Seidel coefficients, Marechal tolerances, root-mean-square (RMS), peak to valley, critical fraction of the pupil), and the quality of the image they provided (Strehl ratio, entropy, cutoff frequency, modulation transfer function (MTF), and area under the MTF). Good agreement between the metrics related to optical quality was obtained. The negative asymmetric holographic lenses had less aberration than the positive symmetric ones.

Esta red de investigación que se enmarca en el Itinerario de Ingeniería Acústica (IIA) del Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación (GISIT) de la Universidad de Alicante. Dicha red ha permitido diseñar y fabricar una plataforma experimental modular que sirva como vehículo de aprendizaje de aquellos conceptos comunes a las asignaturas que componen dicho itinerario, poniendo en valor la utilidad de herramientas que faciliten la docencia transversal dentro de la disciplina de Ingeniería Acústica. En concreto, dicha plataforma modular ha servido para presentar al alumnado los distintos procedimientos para la caracterización en laboratorio de materiales acústicos. Para evaluar la funcionalidad de la mima, se presentaron aquellos métodos más adecuados al contenido de cada una de las asignaturas en la sesión de prácticas correspondiente, realizando un ejercicio práctico al alumnado que incluía una encuesta. La red ha permitido al profesorado conocer aquellos conceptos que deben reforzarse en cada caso y qué métodos pueden resultar de mayor interés para el alumnado, además de generar una herramienta que sirva de nexo de unión entre las distintas asignaturas del IIA del GISIT.

En este trabajo se presentan los resultados correspondientes a una red de investigación que se enmarca en el Itinerario de Ingeniería Acústica (IIA) del Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación (GISIT) de la Universidad de Alicante. Dicha red ha permitido diseñar y fabricar una plataforma experimental modular que sirva como vehículo de aprendizaje de aquellos conceptos comunes a las asignaturas que componen dicho itinerario, poniendo en valor la utilidad de herramientas que faciliten la docencia transversal dentro de la disciplina de Ingeniería Acústica. En concreto, dicha plataforma modular ha permitido presentar al alumnado los distintos procedimientos para la caracterización en laboratorio de materiales acústicos. Para evaluar la funcionalidad de la mima, se presentaron aquellos métodos más adecuados al contenido de cada una de las asignaturas en la sesión de prácticas correspondiente, realizando un ejercicio práctico al alumnado que incluía una encuesta. La red ha permitido al profesorado conocer aquellos conceptos que deben reforzarse en cada caso y qué métodos pueden resultar de mayor interés para el alumnado, además de generar una herramienta que sirva de nexo de unión entre las distintas asignaturas del IIA del GISIT.

In recent years, the development of low-toxicity photopolymers for holographic recording in reflection mode has reached great importance. One of the main advantages of reflection holograms is that they can be reconstructed using white light, which has enabled that many researches have focused on the development of sensors for different types of analytes. Optical data storage and three-dimensional multiplexing of reflection holograms to improve the data storage density have also been investigated through reflection holograms. However, the photopolymers used in these researches have certain undesirable features such as the toxicity of some of their components and non-environmentally compatibility. The common used hydrophilic photopolymers content poly(vinyl alcohol) (PVA) or gelatine binder and monomers related to acrylamide. This compound has a high potential to cause cancer. For this reason, we developed a photopolymer called “Biophotopol” as a recording holographic material for optical applications. “Biophotopol” have a low toxicity, good recycling properties and is environmental-friendly. The basic formulation of “Biophotopol” includes an initiator system which is a free radical generator composed by triethanolamine as co-initiator and plasticizer and sodium salt 5’- 72 riboflavin monophosphate as sensitizer dye, sodium acrylate as polymerizable monomer and PVA as inert binder polymer. Additionally, a cross-linking agent, as N,N’-(1,2-dihydroxyethylene)bisacrylamide (DHEBA) , can also be added. Volume transmission gratins and holographic lens have been fabricated in this photopolymer but not researches have been done to store reflection gratins. Is know that for higher spatial frequencies, the diffraction efficiency decreases considerably as the spatial frequency increases. In this sense, the general aim of this work has been fabricated reflection gratings in the symmetrical experimental setup in “Biophotopol” and to study the dependence of diffraction efficiency

En este trabajo se presenta un dispositivo para obtener lentes holográficas (LH) en un fotopolímero compatible medioambientalmente sensibilizado a la longitud de onda de 488 nm. Utilizando este dispositivo se han obtenido LH's, reconstruidas con dos láseres 473 nm y 633 nm), de la misma focal y diámetro, con montajes experimentales simétricos y asimétricos, y positivas y negativas. La calidad de imagen de dichas lentes se ha evaluado: experimentalmente; a partir del cálculo de la MTF y las aberraciones obtenidas capturando con un sensor CCD la imagen del foco (PSF), y teóricamente; mediante software. También se propone un método para mejorar la calidad de imagen de las LH's que tienen más aberraciones., In this work it is presented a device to obtain holographic lenses (LH) in an environmentally compatible photopolymer sensitized at the wavelength of 488 nm. Using this device, LHs reconstructed with two lasers (473 nm and 633 nm), of the same focal and diameter have been obtained, with symmetrical and asymmetric experimental setups, and positive and negative focal. The image quality of these lenses is evaluated: experimentally; from the calculation of the MTF and aberrations, obtained by capturing the image of the focus (PSF) with a CCD sensor, and theoretically; by means of software. It is also proposed a method to improve the image quality of LH's that have more aberrations.