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In this article, we present the implementation of a system for mass ground motion monitoring consisting of a soil profile prototype, a photonic sensor network based on Bragg gratings, and an interrogation system. The soil prototype was reproduced using polymeric materials representing the soil layers generally involved in landslide events. The sensor network consisted of inclinometers composed of cylindrical fiberglass rods instrumented with photonic sensors based on Bragg gratings, evenly distributed over the soil prototype. The interrogation system itself was composed of an interrogator device used to capture the information yielded by the sensors in the form of Bragg wavelength deviations, whose values were subsequently related to the deformations of the inclinometers by means of a signal processing algorithm, to yield motion detection results. The experimental results show that the implemented analytical algorithm can generate a vector indicating the direction of an eventual mass ground motion from the measurement of deformations in the implemented optical inclinometers with an average error of 3°. According to the low error levels obtained, it is demonstrated that the proposed photonic sensor network is a promising tool for landslide monitoring oriented to the reduction of the socioeconomic effects caused by natural disasters. En este trabajo se presenta la implementación de un sistema para el monitoreo de movimientos de tierra en masa conformado por un prototipo de perfil del suelo, una red de sensores fotónicos basados en rejillas de Bragg y un sistema de interrogación. El prototipo del suelo fue reproducido mediante materiales poliméricos que representan las capas del suelo, generalmente involucradas en eventos de deslizamientos de tierra. La red de sensores fue conformada por inclinómetros compuestos por barras cilíndricas de fibra de vidrio instrumentadas con sensores fotónicos basados en rejillas de Bragg, distribuidos de forma uniforme sobre el prototipo del suelo. El sistema de interrogación se compuso en sí mismo por un dispositivo interrogador empleado para capturar la información arrojada por los sensores en forma de desviaciones de la longitud de onda de Bragg, cuyos valores fueron relacionados posteriormente con las deformaciones de los inclinómetros mediante un algoritmo de procesamiento de señales, para arrojar resultados de la detección de movimientos. Los resultados experimentales muestran que el algoritmo analítico implementado puede generar un vector que indica la dirección de un eventual movimiento de tierra en masa a partir de la medida de deformaciones en los inclinómetros ópticos implementados con un error promedio de 3°. De acuerdo con los bajos niveles de error obtenidos, se demuestra que la propuesta de red de sensores fotónicos es una herramienta prometedora para el monitoreo de deslizamientos de tierra orientado a la disminución de los efectos socioeconómicos que causan los desastres naturales.

[ES] El trabajo recogido en este documento forma parte de una colaboración con el Instituto Universitario de Tecnología Nanofotónica de Valencia, y tiene como finalidad la realización de la parte software de un prototipo de caracterización de sensores fotónicos de alta precisión. El proyecto tiene como objetivo el desarrollo de un sistema de captación de las señales obtenidas a partir de dos fotodiodos y de la circuitería necesaria para ello, al incidir sobre una muestra a caracterizar la luz de un láser. El fotodiodo mide la corriente, luego se incluye un circuito que transforma dicha corriente en tensión, se elimina el ruido, y ajusta el nivel para no sature el conversor A/D del microcontrolador. El sistema se divide en dos grandes bloques. Por un lado, las variaciones en la reflectividad de la muestra a caracterizar serán recogidas con la ayuda de un circuito electrónico, que emplea el Arduino MKR Wifi 1010 como hardware específico. Esta parte se ha desarrollado en el Trabajo de Fin de Grado titulado ¿Sistema de caracterización de sensores fotónicos basado en medidas de la intensidad de la luz reflejada¿. El objetivo del segundo bloque, en el que se engloba el presente Trabajo, se basa en la realización de un programa que procesa la señal de referencia procedente del láser, de test correspondiente a la muestra a caracterizar, y la corriente del láser, todo en tiempo real. Además, acondiciona dichas señales con un promediado de los datos, para suavizar las imprecisiones en la lectura. El sistema también incluye dos indicadores para garantizar la estabilidad del circuito: nivel de batería y estado del conversor Analógico/Digital. Otro punto reseñable de este Trabajo es que la comunicación entre el setup de medida y el ordenador se realiza vía Wifi. Para el análisis de las señales se ha creado una aplicación de escritorio que ofrece al usuario una interfaz gráfica con la que configurar cada aspecto de la transmisión y representación. El software utilizado para este entorno es Visual Studio, ya que permite crear un diseño completo, atractivo e intuitivo. Asimismo, la aplicación facilita el almacenamiento de las mediciones, y las vuelca en un archivo de formato Excel para utilizarlas posteriormente. Con la realización de este sistema se pretende dotar al usuario de la capacidad de evaluar el comportamiento de diferentes muestras con total movilidad y en tiempo real. El proyecto implica un recurso práctico en términos de inmediatez y comodidad., [EN] This working document forms part of a partnership with the Nanophotonic Technology Center of Valencia and it is intended for making the software part and prototyping a high precision characterizing device of photonic sensors. The project is aiming the development of a system based on capturing signals obtained by two photodiodes and the needed circuitry when light beams fall onto a sample. The photodiode measures current, then the circuit transforms the I into V, the noise is attenuated and the level is adjusted in order to avoid saturation of the A/D conversor. The system is divided into two blocks. On one hand, variations in the emitted reflectivity are collected by means of an electronic circuit based on an Arduino MKR Wifi 1010 as specific hardware. This section has been developed in Final Degree Project titled ¿Sistema de caracterización de sensors fotónicos basado en medidas de la intensidad de la luz reflejada¿. On the other hand, the aim of the second part, which includes this document, is based on the development of a program which processes the reference, test and laser current signals, and it prepares them by a data average in order to attenuate inaccuracies in the reading. Moreover, the system features two indicators to guarantee the circuit stability: battery level and the status of the Analog/Digital converter. Another remarkable point is that every measure is sent via Wi-Fi to a local computer, getting wireless communication. In addition, a desktop application is created to analyze the signals and for offering the user a graphical interface with which it is possible to configure each attribute of the transmission and representation. The software used for this environment is Visual Studio, because it allows to create a complete, appealing and intuitive design. What¿s more, the application makes the storage of the measurements easy and it transfers them into an Excel format file for later use. The completion of this system is intended to provide the user the capacity to assess the behavior of several samples with total mobility and in real time. This project involves a practical resource in terms of immediacy and comfort., [CA] El treball plasmat en aquest document forma part d’una col·laboració amb el Institut Universitari de Tecnologia Nanofotònica de València i té com a finalitat la realització de la part software d’un prototip de caracterització de sensors fotònics de alta precisió. El projecte té com a objectiu el desenvolupament d’un sistema de captació de les senyals mesurades per dos fotodiodos i de la circuiteria necessària, al incidir sobre una mostra a caracteritzar la llum d’un làser. El fotodiodo mesura el corrent, després s’inclou un cricuit que transforma aquesta corrent a tensió, s’elimina el soroll i s’adjusta el nivell per a no saturar el conversor A/D del microcontrolador. El sistema es divideix en dos grans blocs. Per una banda, les variacions en la reflectivitat emesa per la mostra a caracteritzar son recollides mediant un circuit electrònic basat en un Arduino MKR Wi-Fi 1010 com a hardware específic. Aquesta part s’ha desenvolupat en el Treball de Fi de Grau titulat “Sistema de caracterización de sensores fotónicos basado en medidas de la intensidad de la luz reflejada” L’objectiu del segon bloque, en el que s’engloba aquest Treball, es basa en la creació d’un programa que processa la senyal de referència del láser, de test corresponent a la mostra, i el corrent del làser, tot en temps real. Més a més, acondiciona aquestes senyals amb una mitjana de les dades per a suavitzar les imprecisions en la lectura. El sistema també inclou dos indicadors per a garantir la estabilitat del circuit: nivell de batería y estat del conversor Analògic/Digital. Altre punte remarcable es que, la comunicació entre el setup de medida i l’ordinador se fa via Wifi. Per al anàlisis de les senyals es genera una aplicació d’escritori que ofereix a l’usuari una interfície gràfica amb la que configurar cada aspecte de la transmisió i representació. El software emprat per a aquest entorn es Visual Studio, ja que permet crear un diseny complet, atractiu e intuitiu. Així mateix, la aplicació facilita l’emmagatzematge de les mesures i les bolca en un arxiu de format Excel per a utilitzar-les posteriorment. Amb la realització d’aquest sistema es preten dotar a l’usuari de la capacitat d’evaluar el comportament de diferents mostres amb total mobilitat y en temps real. El projecte implica un recurs pràctic en termes de immediatesa i comoditat

[ES] Los biosensores están formados por biorreceptores y un transductor, y se utilizan para la detección de diferentes analitos. Además, se pueden clasificar según el tipo de sus componentes, en concreto, en el presente Trabajo Final de Grado, se utilizan los biosensores ópticos basados en Fabry-Pérot. Estos utilizan la interacción de determinados materiales con la luz, de esta manera, detectan pequeñas variaciones de forma versátil, sencilla y rápida. En este campo de biosensores ópticos se han desarrollado los materiales porosos, que poseen un gran ratio superficie-volumen en el cual interaccionan las sustancias, proporcionando sensibilidades mayores. En este contexto, se efectuaron distintos sensados realizados mediante substratos porosos, tales como el silicio poroso y las nanofibras poliméricas. Además, se varió el método empleado en las medidas, pudiendo ser estático o dinámico, con la finalidad de poder comparar los resultados obtenidos y optimizar los distintos protocolos. En primer lugar, se desarrolló la biofuncionalización mediante la proteína OBP3 y la biodetección del farnesol, sin llegar a obtener buenos resultados, ni de manera estática ni dinámica. Por otra parte, se realizó la biodetección de la proteína BSA, llegando a la conclusión de que el método dinámico es el más adecuado para ello, obteniendo detecciones de hasta 1 ppm BSA., [CA] Els biosensors estan formats per bioreceptors i un transductor, i s’utilitzen per a la detecció de diferents analits. A més, es poden classificar segons el tipus dels seus components, en concret, en el present Treball Final de Grau, s’utilitzen els biosensors òptics basats en Fabry-Pérot. Aquests utilitzen la interacció de determinats materials amb la llum, d’aquesta manera, detecten petites variacions de forma versàtil, senzilla i ràpida. En aquest camp de biosensors òptics s’han desenvolupat els materials porosos, que posseeixen un gran ràtio superfície-volum en el qual interaccionen les substàncies, proporcionant sensibilitats grans. En aquest context, es van efectuar diferents sensats realitzats mitjançant substrats porosos, com ara el silici porós i les nanofibres polimèriques. A més, es va variar el mètode emprat en les mesures, podent ser estàtic o dinàmic, amb la finalitat de poder comparar els resultats obtinguts i optimitzar els diferents protocols. En primer lloc, es va desenvolupar la biofuncionalització mitjançant la proteïna OBP3 i la biodetecció de l’farnesol, sense arribar a obtindre bons resultats, ni de manera estàtica ni dinàmica. D’altra banda, es va realitzar la biodetecció de la proteïna BSA, arribant a la conclusió que el mètode dinàmic és el més adequat per a això, obtenint deteccions de fins a 1 ppm BSA, [EN] Biosensors are made up of bioreceptors and a transducer, and are used for the detection of different analytes. In addition, they can be classified according to the type of their components, specifically, in this Final Degree Project, optical biosensors based on Fabry-Pérot are used. These use the interaction of certain materials with light, in this way, they detect small variations in a versatile, simple and fast way. In this field of optical biosensors, porous materials have been developed, which have a large surface-volume ratio in which substances interact, providing higher sensitivities. In this context, different senses were carried out using porous substrates, such as porous silicon and polymeric nanofibers. In addition, the method used in the measurements was varied, being able to be static or dynamic, in order to be able to compare the results obtained and optimize the different protocols. First, biofunctionalization was developed using the OBP3 protein and farnesol biosensing, without obtaining good results, either statically or dynamically. On the other hand, the biodetection of the BSA protein was carried out, reaching the conclusion that the dynamic method is the most suitable for this, obtaining detections of up to 1 ppm BSA.

En el siguiente trabajo se ha realizado un diseño, tanto teórico como experimental, de sensores fotónicos basados en la técnica LSPR (Resonancia Plasmónica Superficial Localizada) para su aplicación en la detección precoz de posibles patologías y contaminantes, como el metilmercurio. Los sensores LSPR se han basado en la utilización de matrices de nanocruces y nanodiscos de oro depositados sobre un sustrato de vidrio o glass. Para ello, en primer lugar, se trabajó con el software CST STUDIO SUITE, que permite la estimación de los parámetros y la obtención de los mejores resultados previamente a la fabricación del nanosensor. A continuación, se han creado las matrices de cruces y discos de oro en la Sala Limpia del Centro de Tecnología Nanofotónica de Valencia (NTC), utilizando para ello la técnica de litografía directa por cañón de electrones (EBL) previa a la evaporación de metales y Lift-off. Tras esto se ha comprobado su respuesta experimental, tanto funcionalizado como sin funcionalizar, mediante la técnica de medida Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). El nanosensor se envió al Instituto Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) en Portugal donde se realizó el recubrimiento del óxido poroso que ayudará a la detección, mientras que la parte química se ha llevado a cabo en el Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV)., En el següent treball s’ha realitzat un disseny, tant teòric com experimental, de sensors fotònics basats en la tècnica LSPR (Ressonància Plasmònica Superficial Localitzada) per a la seua aplicació en la detecció precoç de possibles patologies i contaminants, com el metilmercuri. Els sensors LSPR s’han basat en la utilització de matrius de nanocreus i nanodiscos d’or depositats sobre un substrat de vidre o glass. Per fer-ho, en primer lloc, es va treballar amb el software CST STUDIO SUITE, que permet l’estimació dels paràmetres i l’obtenció dels millors resultats prèviament a la fabricació del nanosensor. A continuació, s’han creat les matrius de creus i discs d’or a la Sala Neta del Centre de Tecnologia Nanofotònica de Valencia (NTC), utilitzant per a fer-ho la tècnica de litografia directa per canyó d’electrons (EBL) previ a l’evaporació dels metalls i Lift-off. Després d’això s’ha comprovat la seua resposta experimental, tant funcionalitzat com sense funcionalitzar, mitjançant la tècnica de mesura Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). El nanosensor es va enviar al Institut Tècnic per a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) a Portugal on es va realitzar el recobriment de l’òxid porós que ajudarà en la detecció, mentre que la part química s’ha dut a terme al Institut Interuniversitari d’Investigació de Reconeixement Molecular i Desenvolupament Tecnològic (IDM) a la Universitat Politècnica de València (UPV)., In the following work, a theoretical and experimental design of photonic sensors based on LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance) technique have been developed for their application in the early detection of possible pathologies and contaminants, such as methylmercury. LSPR sensors have been based on the use of gold nanocrosses and nanodisks arrays deposited on a glass substrate. To do this, firstly, the CST STUDIO SUITE software was used, which allows the estimation of the parameters and obtaining the best result previously to the manufacture of the nanosensor. Next, the gold crosses and disks arrays have been created in the Clean Room of the Valencia Nanophotonics Technology Center (NTC), using the direct writing lithography technique by an electron gun (EBL) before metals evaporation and Lift-off. After this, the experimental response, both functionalized and non-functionalized, has been tested using the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), a measurement technique. The nanosensor was sent to the Instituto Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) in Portugal where the coating porous oxide was made to aid detection, while the chemical part was carried out at the Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) at the Polytechnic University of Valencia (UPV).