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[en] MEASUREMENT OF NEAR FIELD PROPAGATION MODES IN OPTICAL WAVEGUIDES / [pt] MEDIDAS DE CAMPO PRÓXIMO E MODOS DE PROPAGAÇÃO EM GUIAS DE ONDA ÓPTICOSALEXANDRE DE OLIVEIRA DAL FORNO 31 July 2006 (has links)
[pt] A caracterização do campo próximo em guias de onda ópticos
torna-se indispensável quando se deseja confeccionar guias
monomodo. Neste trabalho utilizou-se um sistema de medidas
baseado na medida do campo próximo, para caracterizar
guias de onda quanto ao seu conteúdo modal.
Foram realizadas medidas do campo próximo de onda em
GaAs/AlGaAs, com estruturas diferentes, para se verificar
as suas características modais. Analisou-se, também,
alguns parâmetros importantes nesta medida, como os
alinhamentos e o ajuste do foco do sistema óptico. Baseado
nos dados medidos, calculou-se o spot size dos guias nas
direções horizontal e vertical, verificando-se a
eficiência de acoplamento com fibras monomodo.
Para se averiguar a precisão do sistema de medidas, uma
fibra monomodo calibrada foi medida, verificando-se um
erro de aproximadamente 1.5% nas medidas de spot size. / [en] Near field characterization of optical waveguides is
extremely important in monomode waveguides production.
This work has use a measurement system based on the near
field measurement, for characterizing the modal contents
of waveguides.
In order to verify the modal characteristics of two
GaAS/AlGaAs waveguides, with different structures, near
fiels measurements were made. Important parameters, such
as the alignment and the focal adjustment of the aoptical
systems, were also analyzed.
Using the results from the measurements, it was calculated
the spot size of the waveguides in the horizontal and
vertical directions, verifying the coupling efficiency
with monomode fibers.
A calibrated monomode fiber was measured to analyze the
system precision. On using this measurement as a reference
parameter a high precision was observed
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[en] DESIGN OF MODULATORS BASED ON THE STARK EFFECT AND SIMULATION OF THE WAVEGUIDING PROPRERTIES / [pt] PROJETO DE MODULADORES A EFEITOS STARK E SIMULAÇÃO DE SUAS PROPRIEDADES DE GUIA DE ONDAOSIRIS YASMIN HERNANDEZ AYALA 17 August 2006 (has links)
[pt] O desenvolvimento de moduladores externos é fundamental já
que em decorrência do efeito de chirp em altas
freqüências, a modulação direta de lasers fica prejudicada.
Nesta tese projetamos uma estrutura de modulador de
amplitude utilizando o efeito Stark em semicondutores para
ser aplicado em sistemas de telecomunicação de altas
taxas. Na estrutura semicondutora proposta utilizou-se a
eletro-absorção em poços quânticos múltiplos de
OnGaAs/InAlAs. Diferentes figuras de mérito do dispositivo
passivo e ativo foram analisadas.
Na simulação do comportamento do dispositivo como guia de
onda foram utilizados os seguintes métodos: Método do
Índice Efetivo e Método de Propagação de Feixe.
A aplicabilidade desses métodos foi testada numa estrutura
Rib de GaAs/AlGaAs e os resultados confrontados com
medidas feitas em laboratório. Estando os resultados
experimentais de acordo com os resultados obtidos através
da simulação, os mesmos métodos foram utilizados na
avaliação da estrutura do modulador de amplitude proposta.
O comportamento resultante do guia correspondente às
características almejadas. / [en] The development of external modulators is fundamental
since the presence of chirping deteriotates the direct
modulation of laseres ati high frequencies.
In this work a project of an amplitude modulator for high
bit-rate telecommunication systems using the Stark effect
in semiconductors was undertaken. In the proposed
semiconductor structure the electro-absorption in
InGaAs/AnAlAs multiple quantum wells was used. Different
figures of merit of the passive and active device were
analysed.
In the simulation of the device performance as a waveguide
the following methods were applied: effective Index Method
and Beam Propagation Method. The applicability of these
methods were tested on a GaAs/AlGaAs rib structure and the
results were compared with measurements done in the
laboratory. The experimental results were in completed
accord with the simulation. Therefore, the same methods
were used to evaluate the proposed amplitude modulator
structure. The resulting performance of the waveguide
corresponds to the desired characteristics.
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[en] CHARACTERIZATION OF OPTICAL WAVEGUIDES WITH LOW COHERENCE REFLECTOMETRY / [pt] CARACTERIZAÇÃO DE GUIAS ÓTICOS COM REFLECTOMETRIA DE BAIXA COERÊNCIACARLOS HUMBERTO PROLA JUNIOR 22 August 2006 (has links)
[pt] Reflectometria Ótica de Baixa Coerência (OLCR) é uma
importante técnica não-destrutiva para a caracterização de
guias de onda óticos. Este trabalho apresenta um estudo
sobre a multiplicação de soluções que aparecem com uma
nova configuração, que coloca o dispositivo fora dos
braços do interferômetro. Duas técnicas foram
desenvolvidas para resolver esse problema. Uma delas é
baseada na correlação de medidas feitas com o dispositivo
em duas posições diferentes. A outra técnica elimina a
dualidade pela modulação da fase das reflexões
provenientes do dispositivo.
Ambas as técnicas eliminaram os picos indesejáveis
satisfatoriamente, tornando mais fácil a observação das
reflexões. A resolução não foi alterada pela modulação, e
um elevada sensibilidade foi obtida.
Um método para medidas de atenuação, baseado em sistemas
de OLCR, foi apresentado. Se o coeficiente de reflexão for
bem conhecido, o seu uso para medidas em guias de onda,
tais como moduladores eletro-óticos, pode ser bastante
interessante. / [en] Optical Low Coherence Reflectometry (OLCR) is na important
non-destructive method for characterization of optical
waveguides. This work presents a study of the plurality of
solutions that appear with a new configuration, which
places the device out of both arms of the interferometer.
Two techniques were developed to solve this problem. One
of them is based on the correlation of measurements made
with the device in two different positions. The other
technique removes the ambiguity by modulating the phase of
the reflections from the interferometer.
Both techniques have eliminated the undesirable peaks
sucessfully, making the observation of the reflections
more easy. The resolution was not changed by the
modulation, and a high sensitivy was achieved.
A method for attenuation measurements, based on OLCR
systems, was presented. If the reflection coefficient is
well know, its use for measurements of optical waveguides,
such as modulators, could be very interesting.
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[en] ANALYSIS OF CYLINDRICAL OBSTACLES IN WAVEGUIDES RECTANGULAR AMD CIRCULAR / [pt] ANÁLISE DE OBSTÁCULOS CILÍNDRICOS EM GUIAS DE ONDAS RETANGULARES E CIRCULARESPAULA BRANDAO HARBOE 16 August 2006 (has links)
[pt] Neste trabalho, o efeito de um obstáculo cilíndrico do
tipo poste em guias de ondas retangulares e circulares é o
objeto de estudo.
Considerando-se um poste metálico em um guia de ondas
retangular, utiliza-se o método dos momentos e diádicas de
Green como técnica de obtenção de soluções.
Utilizando a mesma metodologia, estada-se um poste
metálico em um guia de ondas circular.
A análise de um poste dielétrico em guias de ondas
retangular e circular é feita através da técnica
perturbacional. / [en] In this work, the effect of a cylindrical obstacle such as
a post in rectangular and circular waveguides is the
subject of study.
Considering a metallic post in a rectangular waveguide,
the Method of Moments and the Dyadic Green s Functions are
applied to obtain the solutions.
The same methodology is used to study a metallic post in a
circular waveguide.
A perturbational analysis is carried out to study a
dielectric pos in retangular and circular waveguides.
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[en] DEVELOPMENT AND DESIGN OF A DIAPHRAM POLARIZER IN CIRCULAR WAVEGUIDES / [pt] DESENVOLVIMENTO E PROJETO DE UM POLARIZADOR DE DIAFRAGMAS EM GUIA CIRCULAREDUARDO RODRIGUES VALE 04 June 2007 (has links)
[pt] Com o objetivo de se aumentar a confiabilidade de um
sistema de micro-ondas tem-se utilizado, em alguns casos,
a polarização circular. De modo a se evitar o emprego de
vários dispositivos para a obtenção de fontes de
polarização circular (os quais concorrem para um aumento
do coeficiente de onda estacionária global do sistema)
utiliza-se um único componente capaz de efetuar a
transformação da polarização circular desejada. Tal
componente é conhecido como polarizador.
Este trabalho de tese visa apresentar o desenvolvimento e
o projeto de um polarizador construído em guia circular,
para a faixa de SHF. O efeito da transformação de
polarização é conseguido através de diafragmas indutivos e
capacitivos dispostos ao longo do guia circular. O
coeficiente de onda estacionária máximo encontrado em um
modelo construído para a faixa de 6,8 a 7,8 GHz foi de 1,1
e a relação axial de 1,2 dB. Devido a não utilização de
dielétricos com perdas na estrutura, pode-se esperar
baixos valores de perda por inserção. Nestas medidas
incluem-se a transição guia retangular-guia circular.
Na Introdução do presente trabalho é apresentada a
obtenção de polarização circular em guia circular através
de dois modos TE 11, ortogonais, defasados de 90 0. no
Capítulo 1 são analisados os fundamentos teóricos em que
se apóia o polarizador e no Capítulo 2 é analisada a
sistemática de projeto da estrutura. Os Capítulos 3 e 4
descrevem, respectivamente, o projeto de um modelo
experimental e os ensaios efetuados. / [en] Circular polarization hás been used in some cases to
increase the capability and reliability of microwave
systems. The desing employed here avoids introduccing
several components to generate circular polarization (as
such elements tend to increase the total voltage standing
wave ratio of the system) by utilizing a single component
capable of making the transformation from the original
linear polarization in the retangular guide to the desired
circular polarization. This component is known as a
polarizer.
This paper presents the development and results of a
thesis project involving the construction of a polarizer
in circular waveguide for the SHF band. The transformation
from linear to circular polarization is obtained by using
inductive and capacitive diaphrams dispposed longitudinaly
in circular guide. The maximum voltage standing wave ratio
measured in the model constructed was 1,1 and the maximum
axial ratio was 1.2 dB for the band 6,8 to 7.8 GHz.
Because lossy dielectric materials were not used in this
polarizer low values of insertion loss are expected. The
effects of the transition from retangular to circular
guide are included in the measurements.
In the introduction section of this paper the author
describes the method for realizing circular polarization
in circular waveguides by the use of two orthogonal TE 11
modes phased 90 0 apart with respect to each other. In
Chapter 1 the theoretical fundamentals upon which the
polarizer is based are analysed and in Chapter 2 a
systematic analysis of the structure is reported, Chapter
3 and 4 describe, respectively, the investigations of the
experimental model and the test results achieved.
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[en] ANALYSIS OF CORRUGATED CIRCULAR WAVEGUIDES WHEN USED AS FEEDERS / [pt] ANÁLISE DE GUIAS CIRCULARES CORRUGADAS OPERANDO COMO ALIMENTADORESLUIZ CLAUDIO ESTEVES 12 February 2008 (has links)
[pt] A aplicação de um guia circular corrugado como alimentador
é analisada a partir do conhecimento das distribuições de
campo elétrico e magnético no plano focal de refletores
parabólicos. O desenvolvimento matemático dos campos no
interior da estrutura conduz a expressões para os
diagramas de radiação e demais parâmetros de interesse.
Diversas peculiaridades inerentes à propagação em
estruturas corrugadas ficam caracterizadas ao longo da
análise, alcançando-se a notável situação de simetria dos
diagramas e polarização cruzada nula. Inclui-se um projeto
para utilização de refletores de pequena e grande
distância focal. / [en] The use of a corrugated circular waveguide as a feeder is
analysed by considering the distributions of eletric and
magnetic fields at the focal plane of parabolic
reflectors. The mathematical field development inside the
structure leads to expressions of radiation patterns and
the necessary parameters. Several peculiarities in
connection with the propagation in corrugated structures
are characterized through the analysis, obtaining the
remarkable situation of patterns simmetry and zero cross-
polarization. A feeder design for using small and large
focal lenght reflectorsis included.
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[en] APPLICATION OF FINITE ELEMENT METHOD IN THE ANALYSIS OF FIELD VARIATIONS IN COAXIAL STRUCTURES DUE TO PERTURBATION IN THE BOUNDARY CONDITIONS / [pt] APLICAÇÃO DE MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS NA ANÁLISE DE VARIAÇÕES DE CAMPO EM ESTRUTURAS COAXIAIS DEVIDO A PERTURBAÇÕES NAS CONDIÇÕES DE CONTORNOJANAINA CUNHA E SILVA ARTEAGA 20 May 2008 (has links)
[pt] Neste trabalho, o Método dos Elementos Finitos (MEF) é
aplicado na análise do campo eletromagnético em dutos
metálicos, utilizados no transporte de óleo e gás.
Instrumentos de inspeção podem utilizar esse método para
verificar a existência de anomalias do tipo amassamentos e
corrosões nos dutos, contribuindo para evitar vazamentos
que podem causar acidentes ecológicos. Atualmente, a
técnica de fuga de campo magnético (MFL) é a mais utilizada
para precisar a profundidade dos defeitos encontrados nos
dutos devido ao processo localizado de corrosão, onde a
espessura se reduz progressivamente até o inicio de um
eventual vazamento. Os picos dos sinais de fluxo magnético
defletido indicam a perda de massa metálica localizada. A
profundidade dos defeitos é correlacionada com a
amplitude dos picos. Neste trabalho, o algoritmo baseado em
Método de Elementos Finitos é utilizado para avaliar o
desempenho do MEF na localização da posição de defeitos na
parede do duto, através dos picos que aparecem nos
gráficos de campo magnético. Essa análise será feita
utilizando-se dois tipos de alimentação na entrada do duto:
(I) apenas propagação do modo fundamental TEM e (II)
diferença de potencial entre os cilindros externo e interno
do duto. Diversos tamanhos de deformação em posições
diferentes do duto serão analisados para se determinar para
quais tipos de problema o algoritmo é eficiente. / [en] In this work, the Finite Element Method (FEM) is applied in
the analysis of electromagnetic field generated by
instruments employed for inspection of pipelines for
natural gas-transmission. Inspection instruments can use
this method to evaluate anomalies as corrosion and kneading
in the superficies of the pipelines. This can avoid leaking
that can cause ecological accidents. The Magnetic Flux
Leakage (MFL) is the oldest and most commonly used in-line
inspection method for finding metal-loss regions in gas-
transmission pipelines. MFL inspections are typically used
to detect, locate, and characterize metal-loss and other
anomalies in natural gas-transmission pipelines. The
amplitude or magnitude of an MFL signal is strongly related
to defect depth. Alternatively, in this work, an instrument
that generates a TEM wave is explored for inspection of
pipelines. To evaluate the field distribution inside the
pipe, an algorithm based on Finite Element Method is used
to detect and locate an anomaly in the pipeline. It
is used two kinds of source in the duct´s port: (I) just
propagation in the FEM basic mode and (II) different
potential between the internal and external
cylindrical duct. Several sizes of anomalies will be
analyzed to identify for which kind of problems the
algorithm is useful.
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[en] ANISOTROPIC DIELECTRIC CORRUGATED CYLINDRICAL GUIDE / [pt] GUIA CILÍNDRICO CORRUGADO COM DIELÉTRICO ANISOTRÓPICOKATHY CAMILA CARDOZO OSINSKI SENHORINI 25 June 2012 (has links)
[pt] Esta tese apresenta uma análise de uma estrutura de corneta cônica corrugada com dielétrico anisotrópico, com eixo óptico na direção axial da corneta. Esta configuração de corneta pode ser conseguida utilizando-se a estrutura de uma corneta corrugada com a adição de um cone dielétrico anisotrópico uniaxial. A anisotropia pode ser conseguida artificialmente dopando-se o material dielétrico isotrópico ou utilizando-se uma técnica de perfuração na direção axial do cone. Esta técnica de perfuração é sugerida e apresentada nesta Tese. Partindo-se da geometria definida, foram desenvolvidas as expressões dos campos transversais e o equacionamento para a obtenção das curvas características da estrutura. É apresentado ainda um estudo comparativo dos campos transversais com os casos degenerados já conhecidos de guias cilíndricos, entre eles, guia cilíndrico corrugado oco, guia cilíndrico metálico com bastão dielétrico, guia cilíndrico corrugado com bastão dielétrico isotrópico. As expressões para o cálculo dos campos radiados distantes foram obtidas para o guia cilíndrico corrugado com dielétrico anisotrópico. Em adição, expressões para o cálculo dos campos radiados distantes para a corneta cilíndrica corrugada com dielétrico anisotrópico com pequenos ângulos de abertura (flare angle) utilizando-se a aproximação por capa esférica foram obtidas e apresentadas. Estas expressões foram baseadas na terceira definição de Ludwig. Foram realizadas análises para estruturas já conhecidas geradas a partir da degeneração do caso mais geral apresentado nesta tese com o objetivo de validar a teoria desenvolvida e os resultados provaram a validade do material teórico desenvolvido. Finalmente, foi desenvolvida uma análise paramétrica da estrutura apresentada com o intuito de verificar o comportamento dos campos radiados e da polarização cruzada máxima em função da anisotropia e da frequência de operação. Verificou-se que a largura de feixe de meia potência foi pouco influenciada pela anisotropia do dielétrico e apresentou comportamento esperado em função da frequencia. A variação da máxima polarização cruzada em função da frequência foi estudada. Em determinados valores de permissividade e anisotropia, para a configuração considerada, foi alcançada a condição híbrida balanceada. Nesta condição a estrutura apresentou baixos níveis de máxima polarização cruzada em uma faixa larga de frequência. Comportamento este muito superior ao da corneta corrugada, corneta metálica com dielétrico e corneta corrugada com dielétrico isotrópico. / [en] This thesis presents an analysis of a corrugated conic horn structure with anisotropic dielectric. This dielectric cone is positioned inside the horn and has an optical axis in its longitudinal direction. This horn configuration can be obtained using the structure of corrugated horn and adding an anisotropic dielectric cone. The anisotropy can artificially be obtained by doping the isotropic dielectric or using a perforation technique. This perforation technique is suggested and presented in this Thesis. Expressions for the transverse fields and the propagation constant curves were developed considering this new geometry. It is also presented a comparative study of the degenerated transversal fields with well-known structures. These structures are: hollow cylindrical guide, corrugated cylindrical guide, cylindrical metallic guide with dielectric and corrugated cylindrical guide with dielectric. The expressions to calculate the radiated far fields were obtained for the corrugated cylindrical guide with anisotropic dielectric. In addition, expressions to calculate the radiated far fields for the corrugated cylindrical horn with anisotropic dielectric were developed and presented. These expressions considered horns with small flare angle and used the spherical cap approximation theory. All expressions considered the 3th Ludwig definition for the radiated far field. Far field analyses were conducted for well-known structures. These structures were obtained by degenerating the new configuration presented in this thesis and aimed to validate the theoretical developed theory. The results proved its validity. Finally, a parametric analysis was performed. This analysis considered, for a given structure configuration, the behavior of the radiated far fields and its maximum cross polar levels as a function of the anisotropy and frequency. It was verified that the dielectric anisotropy had very little effect on the half power beam width characteristic. The maximum cross polar level as a function of the frequency was analyzed. For some specific values of permittivity and anisotropy, for the considered
configuration, the balanced hybrid condition was reached. In this condition the structure presented very low cross polar values in a large frequency band. This behavior is much more superior to the corrugated horn, dielectric horn and the isotropic dielectric corrugated horn.
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[en] ARBITRARY CROSS SECTION WAVEGUIDES: ANALYSIS OF MODAL FIELDS AND OF DISCONTINUITIES BETWEEN ARBITRARY CROSS SECTION WAVEGUIDES / [pt] GUIAS DE ONDA DE SEÇÃO ARBITRÁRIA: ANÁLISE DE CAMPOS MODAIS E DE DESCONTINUIDADES EM GUIAS DE DIFERENTES SEÇÕESMARCELA SILVA NOVO 20 August 2003 (has links)
[pt] No presente trabalho o método de Rayleigh-Ritz é utilizado
na determinação dos campos modais e dos números de onda de
corte em guias de onda de seção arbitrária. Inicialmente, o
método é aplicado com funções de base polinomiais, sendo a
seção transversal do guia aproximada por um polígono
convexo. Este tipo de função limitou o número de modos que
podem ser calculados, uma vez que polinômios de grau alto
geram instabilidades computacionais e overflow. Utilizando
a mesma metodologia, os campos modais em guias de onda
superquadráticos são analisados. Entretanto, as funções de
base polinomiais são substituídas por funções
trigonométricas, produzindo um modelo numérico capaz
de computar um grande número de modos em um tempo de
execução razoável. Os guias superquadráticos constituem uma
classe de guias uniformes, incluindo guias circulares,
elípticos, quase retangulares e outros de seções
intermediárias. Conseqüentemente, eles são úteis na
construção de diversos dispositivos em guias de onda,
incluindo transições de diferentes seções, tais como
circular para elíptica e circular para retangular. O método
do casamento de modos é aplicado na determinação da matriz
de espalhamento de descontinuidades entre guias
superquadráticos. Diversas aplicações numéricas são
apresentadas e comparadas com resultados obtidos através de
outras técnicas. / [en] In the present work, the modal fields and cutoff
wavenumbers of arbitrary cross section waveguides are
determined using the Rayleigh-Ritz method. Initially,
the method is applied to waveguides with cross section
approximated by a convex polygon. Polynomial basis
functions are used. Such basis functions limit the
number of modes that can be computed, since polynomials of
high degree generate computer instabilities and overflow.
Using the same methodology, the modal fields of
superquadric waveguides are analyzed. Polynomial basis
functions are replaced by trigonometric functions, however,
producing an efficient numerical model capable of computing
a large number of modes with a reasonable computer time.
Superquadric waveguides constitute a class of uniform
waveguides that include circular, elliptical, almost
rectangular waveguides and a series of intermediate cross
section waveguides. As a consequence they are quite useful
in the construction of several devices, including
transitions between waveguides of different cross
sections, such as circular to elliptical and circular to
rectangular. The mode matching technique is applied to the
determination of the scattering matrix of discontinuities
between superquadric waveguides. Several numerical
applications are presented and compared to results obtained
from other techniques.
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[en] ANALYSIS OF WAVEGUIDES WITH DIELECTRIC LOADING / [pt] ANÁLISE DE GUIAS DE ONDAS COM CARREGAMENTO DIELÉTRICOCLAUDIA PEREIRA QUEVEDO 16 August 2006 (has links)
[pt] Neste trabalho são analisados os campos modais em guias
circulares contendo em seu eixo um carregamento cilíndrico
dielétrico uniforme ou corrugado, identificando
propriedades destes campos úteis a aplicações no projeto
de ressoadores, filtros e alimentadores.
Com o objetivo de apresentar uma aplicação da análise dos
guias circulares com carregamento dielétrico, é feita a
análise de um ressoador dielétrico cilíndrico apresentando-
se sua carta modal relacionando suas freqüências de
ressonância com o carregamento dielétrico. / [en] In this work the modal fields for circular waveguides with
uniform or corrugated dieletric loads are analysed, and
useful properties of these fields to applications such as
ressonators, filters and antenna feeders are ecamined.
As an application of the analysis of dieletric loaded
circular waveguides, an algorithm is developed for the
determination of ressonant frequencies of dieletric loaded
ressonators, and the modal chart, relating ressonant
frequencies to ressonator dimensions, is evaluated.
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