Organic photovoltaic (OPV) technology has emerged as a potential cost-effective solution to produce electrical energy. The foreseen low manufacturing costs combined with features as semi-transparency or mechanical flexibility give to OPV devices a strong potential for industrial applicability. However, the commercial implementation of this technology faces the challenge of increasing the relatively low power conversion efficiency of the current state-of-the-art OPV devices. This thesis presents an optical based approach to enhance the performance of OPV devices by effectively controlling sunlight photons. Such control is possible because of the coherent interaction between light and the multilayered structure constituting the OPV device. Accordingly, we studied the dependence of the optical field distribution inside the solar cell relative to the optical properties of the different layers including their refractive index , extinction coefficient , and thickness. This optical study led to the prediction of optimal OPV device structures. The first implementation of a photon control was done by changing the relative thicknesses of the different layers in the device. An optimal combination of thicknesses was found and confirmed experimentally. A significant reduction of the energy lost in the device was demonstrated. As a consequence, the photon harvesting improved, which led to a close matching between the external and internal quantum efficiencies in a broad wavelength range. A second photon control strategy to enhance the performance of OPV cells was implemented by modifying the complex refractive index of the nonactive device layers. Both and were changed in specific layers by considering new materials. Three different cases were considered: in the first example a BCP layer was used to replace calcium as electron transporting layer. The parasitic absorption induced by the highly absorptive calcium layer was diminished almost to zero after replacing this layer with BCP, a material whose extinction coefficient is null for a broad wavelength range. A 19% performance enhancement was demonstrated. In the second example, an ultrathin nickel oxide layer was used to replace the commonly used PEDOT layer as hole transporting layer. Very thin layers of nickel oxide could be used for a better photon distribution and harvesting in the photoactive layer. In the last case, a metallic cupper/nickel semi-transparent electrode was used to replace an ITO electrode. This new metallic electrode in combination with the back aluminum electrode enabled the formation of an optical cavity which resulted in a stronger localization of the field in the active layer. Finally, several of the concepts considered above to effectively localize the field in the active layer were used in conjunction with a photonic structure integrated in the OPV architecture to achieve an optically optimized semi-transparent OPV device. In particular, a one-dimensional non-periodic photonic crystal was designed and added to a semi-transparent OPV device in order to re-harvest UV and IR photons while keeping a high transmission for the visible photons. A power conversion efficiency enhancement larger than 56% was achieved while maintaining the device luminosity around 30%. An additional feature of the integration of such photonic crystal was the possibility of tuning the color transmitted by the device which was also demonstrated. In summary, in this thesis we demonstrate experimentally and theoretically that optics plays a very relevant role for enhancing the power conversion efficiency of OPV devices. The methods presented are perfectly compatible with a more oriented material science approach to achieve the final objective of obtaining a performance-competitive OPV technology. / La tecnología fotovoltaica orgánica (OPV) ha surgido como una solución potencial rentable para producir energía eléctrica. Los bajos costos de manufactura previstos combinados con propiedades como semi-transparencia o flexibilidad mecánica le dan a los dispositivos OPV un gran potencial de ser aplicados industrialmente. Sin embargo, la implementación comercial de esta tecnología se enfrenta al reto de incrementar la relativamente baja eficiencia de los dispositivos OPV del estado del arte. Esta tesis presenta una aproximación óptica para aumentar la eficiencia de los dispositivos OPV mediante un control efectivo de los fotones de la radiación solar. Tal control es posible debido a la interacción coherente entre la luz y la estructura de multi-capas que constituye el dispositivo OPV. Consecuentemente, en esta tesis se estudia la dependencia de la distribución del campo óptico dentro de la celda solar con las propiedades ópticas de las diferentes capas. Entre esas propiedades se incluyen el índice de refracción , el coeficiente de extinción y espesor de cada una de las capas. Este estudio óptico ha permitido predecir estructuras óptimas para los dispositivos OPV. La primera implementación del control de fotones fue hecha al cambiar los espesores relativos de las diferentes capas en el dispositivo. Una combinación óptima fue encontrada y confirmada experimentalmente. Una reducción significativa de la energía perdida por reflexión especular fue demostrada y como consecuencia, la recolección de fotones fue mejorada lo cual condujo a la concordancia entre las eficiencias cuánticas externa e internas en un amplio rango de longitudes de onda. Una segunda estrategia de control de fotones para mejorar el desempeño de los dispositivos OPV fue implementada tras modificar las propiedades ópticas de las capas en el dispositivo distintas a la capa activa. Tanto como fueron cambiados en capas específicas tras considerar nuevos materiales. Tres casos diferentes fueron considerados: en el primer caso, una capa de BCP fue usada para reemplazar el calcio como capa transportadora de electrones. La absorción parásita inducida por el elvevado coeficiente de extinción de la capa de calcio fue reducida casi hasta cero tras reemplazar esta capa con una de BCP, un material cuyo coeficiente de absorción es prácticamente cero para un amplio rango de longitudes de onda. Se demostró un aumento en el desempeño de los dispositivos de hasta el 19%. En el segundo ejemplo, una capa ultra-delgada de óxido de níquel fue usada para reemplazar la comúnmente empelada capa de PEDOT como capa transportadora de huecos. Estas capas de óxido de níquel permitieron una mejor distribución y recolección de fotones en la capa foto-activa. En el último caso, un electrodo semi-transparente hecho de cobre/níquel fue usado para reemplazar un electrodo de ITO. Este nuevo electrodo metálico en combinación con el electrodo de aluminio posterior del dispositivo permitió la formación de una cavidad óptica la cual resultó en una mayor localización del campo en la capa activa. Finalmente, varios de los conceptos considerados anteriormente para localizar efectivamente el campo en la capa activa fueron usados en combinación con una estructura fotónica integrada en la estructura para obtener un dispositivo OPV semitransparente ópticamente optimizado. Concretamente, un cristal fotónico unodimensional no-periódico fue diseñado y añadido al dispositivo OPV semi-trasparente con la intención de recolectar fotones UV e IR y al tiempo manteniendo una alta transmisión de los fotones visibles. Una mejora en el desempeño de los dispositivos superior al 56% fue obtenida preservando la luminosidad del dispositivo alrededor del 30%. Una propiedad adicional aportada por la integración de tales cristales fotónicos fue la posibilidad de modular el color transmitido por el dispositivo lo cual fue también demostrado. En síntesis, en esta tesis se demostró experimental y teóricamente que la óptica juega un papel relevante para aumentar la eficiencia de los dispositivos OPV. Los métodos presentados son perfectamente compatibles con la aproximación que se realiza desde la perspectiva de la ciencia de los materiales al objetivo final de obtener una tecnología OPV competitiva.

Cotutela Universitat Politècnica de Catalunya i Institut de Recerca en Energia de Catalunya. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar, prèvia petició, a l'Arxiu de la UPC / This dissertation is divided in two parts: The first one deal with two main characteristics of the light sources for general lighting: Color quality and luminous efficacy. The second one deals with technical aspects of the mesopic photometry applied in street lighting. The first part begins by proposing a method to generate a new color rendering index, consisting of a three-dimensional visual index, which was named 3D-CRM. In order to illustrate the use of this method and index, three examples of lighting application were performed: Artwork, meat and fruit. The results show the goodness of the visual index 3D-CRM, that is also accompanied by a numeric index that indicates how the light source tested fits with the gamut of colors required by the specific lighting application. Complementing the preceding proposal, a statistical analysis was performed in order to define the parameters that make up the color quality of light sources. This statistical study was based on a collection of more than 100 real and ideal spectra of light sources. As a result, it was found that there is another variable that can complement the CRI index to indicate the color quality. This is the proposed index Oc (Optimal Color), which is based on the calculation of volumes generated with the spectrum of test source and several ideal spectra of reflectance to get optimal colors (high saturated colors) at different luminance levels. This fisrt part of the dissertation ends by proposing an index to generate a classification of light sources according to the requirements of the lighting application and the parameters such as correlated color temperature (CCT), luminous efficacy of radiation (LER) and color quality (CQ). It was demonstrated that the new proposed index called ECQ (Efficacy and Color Quality), is able to generate a useful ranking when assessing a collection of spectra, by giving a desired CCT and the weight that efficacy and color quality have in the lighting application studied. By using some examples of different lighting applications (i.e. different weights for color quality and efficacy) it was demonstrated how versatile and useful the ECQ index is. In the second part of this dissertation, a comparison of laboratory measurements between two different types of goniophotometers is made. The first one is a standard and photometer-based one, which uses the far-field for measurement. The second one has a more recent technology, uses a CCD camera and photometer as sensors, as well as the near field for measurement. This comparison exercise validates the measurements from the near-field goniophotometer, since up to moment, for this type of measurement and type of sensor (CCD camera), there are no laboratories with international traceability that can verify or calibrate this measurement system. The comparison exercise shows that there is a very good fit between both measures performed to standard light bulbs; therefore results of the near-field goniophotometer are validated. In recent measures performed at the Light and lighting laboratory of K.U. Leuven in Ghent, it was found that near field goniophotometer has a reduced luminous intensity dynamic range, for this reason exists an error measuring low luminous intensities in a luminarie with a sharp LID such as PAR30 Spot light bulb. After that, some aspects of the Recommended System for Mesopic Photometry Based on Visual Performance, CIE191:2010 are analysed. Finally it is presented a proposal of a new metrics called Energy Consumption Index (Qsa) intended to assessing possible energy savings on street lighting systems. In this chapter, by using the Energy Consumption Index an evaluation of three different hypothetical scenarios for a typical city is performed to demonstrate how flexible and intuitive this index is. These scenarios assess different characteristics of the light system such as light sources types, dimming systems and also the use of photopic and mesopic photometry. / Esta tesis se divide en dos partes: La primera trata con dos características principales de las fuentes de luz para la iluminación general: la calidad del color y de eficacia luminosa. El segundo se ocupa de los aspectos técnicos de la fotometría mesópica aplicada en el alumbrado público. La primera parte comienza proponiendo un procedimiento para generar un nuevo índice de rendimiento de color, que consiste en un índice visual tridimensional, llamado 3D-CRM. Con el fin de ilustrar el uso de este índice, se realizaron tres ejemplos de aplicación de iluminación: Arte, carnes y frutas. Los resultados muestran la bondad del índice visual 3D-CRM, que también se acompaña de un índice numérico que indica que tan bien una fuente de luz bajo prueba repolores la gama de colores para una aplicación de iluminación específica. Como complemento de la propuesta anterior, se realizó un análisis estadístico con el fin de definir los parámetros que componen la calidad de color de fuentes de luz. Este estudio estadístico se basa en una colección de más de 100 espectros reales e ideales de fuentes de luz. Como resultado, se encontró que hay otra variable que puede complementar el índice CRI para indicar la calidad del color. Este es el índice propuesto Oc (óptima del color), que se basa en el cálculo de los volúmenes generados con el espectro de la fuente de prueba y varios espectros ideal de reflectancia para obtener colores óptimos (colores de alta saturación) a diferentes niveles de luminancia. Esta primera parte termina proponiendo un índice para generar una clasificación de las fuentes de luz de acuerdo con los requisitos de la aplicación de iluminación y los parámetros tales como la temperatura de color correlacionada (CCT), la eficacia lumínica de radiación (LER) y la calidad de color (CQ ). Se demostró que el nuevo índice propuesto llamada ECQ (eficacia y calidad del color), es capaz de generar una clasificación útil en la evaluación de una colección de espectros, dando un CCT deseado y el peso que la eficacia y la calidad del color tienen en la aplicación de iluminación estudiado . Mediante el uso de algunos ejemplos de diferentes aplicaciones de iluminación (es decir, diferentes pesos para la calidad del color y la eficacia lumínica) se demostró la versatilidad y utilidad de este indicador. En la segunda parte de esta tesis, se hace una comparación de mediciones de laboratorio entre dos tipos diferentes de Goniofotómetros. El primero es uno estándar basada en el fotómetro, que utiliza el campo lejano para la medición. El segundo tiene una tecnología más reciente, utiliza una cámara CCD y fotómetro como sensores, así como el campo cercano para la medición. Este ejercicio de comparación valida las mediciones de la goniofotómetro de campo cercano, ya que hasta el momento, para este tipo de medición y el tipo de sensor (cámara CCD), no hay laboratorios con trazabilidad internacional que puede verificar o calibrar este sistema de medición. El ejercicio de comparación muestra que hay un muy buen ajuste entre las dos medidas realizadas a las bombillas estándar; Por lo tanto, los resultados del Goniofotómetro de campo cercano se validan. En recientes medidas realizadas en el laboratorio de luz e iluminación de K.U. Lovaina en Gante, se encontró que Goniofotómetro de campo cercano tiene un rango dinámico limitado para medición de intensidad luminosa, por esta razón existe un error de medición de bajas intensidades luminosas en una luminaria con una distribución aguda como por ejemplo un proyector de luz. Posteriormente se analizan, algunos aspectos del sistema recomendado para fotometría mesópica basado en el rendimiento visual, CIE191: 2010. Por último se presenta una propuesta de una nueva métrica llamada Índice de Consumo de Energía (Qsa) destinado a evaluar los posibles ahorros de energía en los sistemas de alumbrado público

Tesi per compendi de publicacions / Medical digital imaging has become a key element of modern health care procedures. It provides a visual documentation, a permanent record for the patients, and most importantly the ability to extract information about many diseases. Ophthalmology is a field that is heavily dependent on the analysis of digital images because they can aid in establishing an early diagnosis even before the first symptoms appear. This dissertation contributes to the digital analysis of such images and the problems that arise along the imaging pipeline, a field that is commonly referred to as retinal image analysis. We have dealt with and proposed solutions to problems that arise in retinal image acquisition and longitudinal monitoring of retinal disease evolution. Specifically, non-uniform illumination, poor image quality, automated focusing, and multichannel analysis. However, there are many unavoidable situations in which images of poor quality, like blurred retinal images because of aberrations in the eye, are acquired. To address this problem we have proposed two approaches for blind deconvolution of blurred retinal images. In the first approach, we consider the blur to be space-invariant and later in the second approach we extend the work and propose a more general space-variant scheme. For the development of the algorithms we have built preprocessing solutions that have enabled the extraction of retinal features of medical relevancy, like the segmentation of the optic disc and the detection and visualization of longitudinal structural changes in the retina. Encouraging experimental results carried out on real retinal images coming from the clinical setting demonstrate the applicability of our proposed solutions.

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / Common beans (Phaseolus vulagaris L.) are one of the most consumed and produced legumes in the world. Its high protein content makes it a high nutritional value product. As a result of its wide diversity, there are thousands of them conserved in seed banks and plant breeding centers. Chemical and sensory evaluations are necessary for their characterization and inclusion in plants breeding programs. Chemical analysis and sensory panels are time-consuming protocols and often require regents, which make them unsuitable for analysis of large amount of sample. Spectroscopy techniques are well-established nondestructible methods with a minimum sample preparation for determining the chemical components and sensory traits of foods. These techniques are suitable for managing a large volume of samples, because spectrum collection takes less than a minute. The main objective of this thesis is to develop regression models to correlate IR spectra with chemical composition and sensory traits. This thesis is composed of three publications in indexed journals, in which the main results are: i) For proper prediction of the chemical composition in common beans seed-coat, this seed-coat has to be removed from the cotyledon and ground to obtain a homogenous IR spectra; ii) Calcium, ash, dietary fiber values of the seed-coat can be predicted using NIR models; iii) It is possible to predict protein, starch, and total amylose using IR technology, moreover, the best models are obtained by the benchtop FT-NIR; iv) Nowadays, portable IR technology is almost at the same level as the benchtop instruments in terms of goodness of fit in prediction models; v) IR spectrum of the sample has a big impact in the developed models, so, it is necessary to cook , dry and ground the beans before registering the spectra; vi) It is not possible to predict aroma and seed-coat perception using NIR; vii) Finally, it is possible to integrate IR technology in common beans plants breeding and selection programs to analyze chemical composition and sensory trait. / La mongeta seca (Phaseolus vulgaris L.) és una de les lleguminoses de gra més consumides i produïdes arreu del món i amb un alt valor nutricional degut al seu elevat contingut proteic. La seva gran diversitat fa que existeixen milers d’entrades conservades en els bancs de llavors i centres de millora vegetal. L’avaluació química i sensorial d’aquestes entrades donaria informació molt valuosa per a programes de millora vegetal, però requereixen processos llargs i laboriosos que els fan poc apropiats quan cal caracteritzar un gran nombre de mostres. L’espectroscòpia d’infraroig pot ser una alternativa ja que, l’espectre de la mostra, que es reagistra en pocs segons i que necessita un mínim pretractament de la mostra, podria donar una estimació dels caràcters químics i sensorials. L’objectiu principal d’aquesta tesi és, doncs, obtenir models que permetin correlacionar l’espectre en l’infraroig amb els atributs sensorial de la mongeta i amb el contingut d'aquells components químics que semblen influir en aquests atributs. La tesi s’articula en tres treballs: l'anàlisi química de la pell de la mongeta (fibra dietètica, àcids urònics, cendres, calci i magnesi), l'anàlisi química del cotiledó (proteïna, midó, amilosa) i els atributs sensorials de la mongeta (aroma, gust, farinositat, percepció, rugositat i brillantor de la pell). Els principals resultats són: i) Per a la correcte predicció de la composició química de la pell, aquesta ha de ser separada de cotiledó i molturada a fi d’obtenir una mostra suficientment homogènia; ii) El contingut en calci, cendres i fibra diatètica de la pell de la mongeta es pot predir utilitzant l’espectre NIR; iii) Es possible obtenir models per a la predicció de proteïna, midó i amilosa utilitzant varies tecnologies IR, essent els millors models el obtinguts amb FT-NIR; iv) Els resultats obtinguts amb equips d'IR portàtils i els seus homòlegs de sobretaula tenen bondats similars ; v) Per a la correcta predicció dels atributs sensorial és necessari coure, deshidratar i molturar la mongeta abans d’obtenir l’espectre; vi) els espectres NIR van permetre estimar el gust, farinositat, brillantor de la pell i rugositat de la pell de la mongeta valorats per un panel de tastador però no l’aroma i la percepció de la pell; vii) Finalment, es possible utilitzar la tecnologia IR, sent una eina molt valuosa per a la caracterització de col·leccions molt nombroses de mostres, per la selecció i la millora.

Tesi realitzada en co-tutela (Universität des Saarlandes i Universitat Politècnica de Catalunya) / One promising approach for future quantum networks is the combination of strings of trapped ions as quantum-information processors with entangled photon pairs produced by spontaneous parametric down conversion (SPDC) to establish quantum communication links between distant processing units. This work reports on experiments using a hybrid quantum-optics set-up, comprising two separate linear ion traps and a resonant SPDC photon-pair source. It demonstrates the controlled interaction of single entangled photon pairs with a single trapped 40Ca+ ion. Preparing the ion as polarization selective absorber in the main polarization bases allows for the reconstruction of the biphoton quantum state, manifesting the photon entanglement in the absorption process. Beyond that, the thesis documents the implementation of additional experimental tools enabling quantum state transfer experiments from photons to single ions. A dedicated narrowbandwidth laser system is set up, laser sequences are developed for state discrimination and state rotations of ion qubits, and for the creation and characterization of coherent superposition states, of particular importance for state-transfer schemes. Finally, detection efficiencies of single Raman photons emitted by an ion are characterized with a well controlled single-photon source, and absorption probabilities of single photons are determined with a calibrated laser beam, providing precise values to assess efficiencies for different transfer scenarios. / Un enfoque prometedor para futuras redes cuánticas es la combinación de iones atrapados con pares de fotones entrelazados que se generan por el proceso SPDC (Spontaneous Parametric Down Conversion). Los iones atrapados se utilizarán como procesadores de información cuántica. Los pares de fotones permitirán el establecimiento de enlaces de comunicación cuántica entre unidades de procesamiento distantes. En el transcurso de este trabajo, que se situa en el marco de la óptica cuántica, se han combinado dos implementaciones experimentales independientes para la realización de un experimento híbrido. Las dos partes del experimento corresponden con dos trampas de iones lineales separadas y con una fuente de pares de fotones resonantes creados por SPDC. En este experimento se demuestra la interacción controlada de pares de fotones individuales entrelazados con un ión atrapado individual de 40Ca+. La preparación del ión como absorbente selectivo de polarización en las bases de polarización principales permite la reconstrucción del estado cuántico de los pares de fotones, manifestando así su entrelazamiento a través del proceso de absorción. Además, en la tesis presente se documenta la implementación de herramientas experimentales adicionales que permitirán experimentos de transferencia de estados cuánticos de fotones a iones individuales. Así mismo, se describe el montaje de un sistema láser acondicionado con ancho de banda estrecho. Adicionalmente, se desarrollan secuencias de láser para la discriminación y la rotación de estados de qubits de iones y, para la creación y caracterización de estados de superposición coherente, especialmente importantes para varios esquemas de transferencia de estado. Por último, se caracterizan las eficiencias de detección de fotones individuales Raman emitidos por un ión con una fuente de fotones individuales bien controlada, así como también se determinan las probabilidades de absorción de fotones individuales con una fuente láser calibrada. Los valores precisos obtenidos servirán para la evaluación de la eficiencia de diferentes esquemas de transferencia. / Ein mögliches System für zukünftige Quantennetzwerke ist die Verknüpfung gefangener Ionen als Quanteninformationsprozessoren mit durch SPDC (Spontaneous Parametric Down Conversion) erzeugten verschränkten Photonenpaaren zum Aufbau von Quantenkommunikationskanälen. Diese Dissertation behandelt Experimente an einem hybriden Quantenoptikaufbau, bestehend aus zwei separaten linearen Ionenfallen und einer SPDC-Photonenpaarquelle. Sie zeigt die kontrollierte Wechselwirkung einzelner verschränkter Photonenpaare mit einem einzelnen 40Ca+ Ion. Durch Präparation des Ions als polarisationsselektiven Absorber in den drei Hauptpolarisationsbasen, wird der Zwei-Photonen-Quantenzustand rekonstruiert und somit über den Absorptionsprozess die Verschränkung der Photonenpaare nachgewiesen. Überdies dokumentiert die Arbeit die Einrichtung zusätzlicher Methoden, welche den Zustandstransfer von Photonen auf einzelne Ionen ermöglichen. Ein schmalbandiges Lasersystem wird aufgebaut, Lasersequenzen für Zustandsbestimmung und Zustandsrotationen von Ionen-Qubits und zur Erzeugung und Charakterisierung kohärenter Superpositionszustände werden entwickelt. Ferner werden mit Hilfe einer Einzelphotonenquelle Nachweiseffizienzen für einzelne, von einem Ion erzeugte, Raman-Photonen gemessen und Absorptionseffizienzen einzelner Photonen mit einer kalibrierten Laserquelle charakterisiert. Die ermittelten Werte bilden eine solide Grundlage zur Abschätzung von Erfolgswahrscheinlichkeiten geplanter Transferschemata.

In this manuscript we present an experimental and theoretical investigation of quantum-noise-limited measurement by nonlinear interferometry, or from another perspective, quantum-noise-limited interaction-based measurement. The experimental work is performed using a polarization-based quantum interface between propagating light pulses and cold rubidium-87 atoms trapped in an optical dipole trap. We first review the theory of quantum metrology and estimation theory, and we describe theoretical proposals for nonlinear quantum metrology as developed by the group of Carlton M. Caves in the University of New Mexico. We then describe our proposal, made in 2010, to implement the Caves group's ideas using nonlinear optical interactions in a cold atomic ensemble to implement a nonlinear spin measurement. To evaluate this proposal we develop two theoretical approaches, first an extension of the collective quantum variables approach, often employed to describe quantum interfaces and atomic spin ensembles, to nonlinear optical processes. This results in an effective Hamiltonian containing nonlinear terms of the form described by the Caves group, and demonstrates a qualitative equivalence of the two schemes. The second approach uses the Maxwell-Bloch equations to describe nonlinear propagation of pulses through an atomic spin ensemble, including inhomogeneities and relaxation effects. This latter method makes quantitative predictions about optical rotation signals under realistic experimental conditions. We then describe the implementation of the proposal in a polarization-based light-atom quantum interface. We describe the existing trapping and probing system, focusing on the characteristics that make it suitable for shot-noise-limited and projection-noise-limited atomic spin measurements. We then describe adaptations to use the apparatus with shorter, higher-intensity pulses as required for nonlinear measurement, as well as characterization of the photodetection system under these modified conditions. Calibration of the nonlinear polarization rotation versus probe laser detuning allows us to produce a nearly pure nonlinear rotation signal. Finally, experimental results are presented showing shot-noise-limited nonlinear rotation signals over three orders of magnitude in photon number N. The results are consistent with our theoretical models and confirm a major prediction of the Caves group's work, in that a two-photon interaction gives a scaling for the measurement sensitivity as N^{-3/2}. A brief discussion relates this experimental observation to theoretical discussions of the ¿Heiseinberg limit¿ of quantum metrology, and possible further applications of nonlinear measurement techniques. / En aquest manuscrit presentem una recerca experimental i teòrica sobre mesures limitades pel soroll quàntic fetes mitjançant interferometria no lineal, o des de un altra perspectiva, mitjançant interacció. En el treball experimental es va fer servir una interfície quàntica de polarització entre polsos de llum en propagació i àtoms freds de rubidi-87 atrapats en una trampa òptica de dipol. Primer, farem un repàs de la teoria de la metrologia quàntica i de la teoria de la estimació, descriurem la proposició teòrica sobre metrologia quàntica no lineal tal i com la va desenvolupar el grup de Carlton M. Caves al Universitat de Nou Mèxic. A continuació descriurem la nostra proposta, feta al 2010, de com implantar la idea del grup de Caves fent servir interaccions òptiques no lineals en un conjunt d’àtoms freds amb la finalitat d’efectuar una mesura no lineal de spin. Per avaluar aquesta proposta vam desenvolupar dues aproximacions teòriques fent ús de dos mètodes diferents. En primer lloc vam estendre la tècnica de variables quàntiques col lectives cap als processos òptics no lineals, aquesta tècnica sovint és utilitzada per descriure interfícies quàntiques i conjunts de spin atòmics. Això dóna com a resultat un Hamiltonià efectiu que conté termes no lineals de la forma descrita pel grup de Caves, i demostra una equivalència qualitativa entre el nostre esquema i el seu. El segon mètode fa ús de les equacions de Maxwell-Bloch per descriure la propagació no lineal dels polsos a través del conjunt de spins atòmics, tenint en compte deshomogeneïtats i efectes de relaxació. D’aquesta manera podem fer prediccions quantitatives sobre senyals de rotació de polarització òptica en les condicions d’un experiment real. Seguirem amb la descripció de com vam implementar al laboratori la nostra proposta teòrica mitjançant una interfície quàntica de polarització entre llum i àtoms. Descriurem el ja existent sistema de confinament i sondeig dels àtoms, concentrant-nos en les característiques que permeten fer mesures al limit del soroll quàntic i del soroll de projecció. Aleshores detallarem com vam adaptar el sistema per l’ús amb polsos més curts i intensos, tal i com requereix la mesura no lineal, i al mateix temps com vam calibrar el sistema de detecció de llum en aquestes diferents condicions. El calibratge de la rotació no lineal de polarització en funció de la freqüència del làser de sonda, ens permet obtenir un senyal de rotació casi purament no lineal. Finalment, presentarem els resultats experimentals que mostren senyals de rotació no lineal limitats pel soroll quàntic al llarg de tres ordres de magnitud en el número N de fotons. Tals resultats son consistents amb els nostres models teòrics i confirmen una important predicció del treball del grup de Caves, és a dir que la interacció de dos fotons dóna una llei d’escala de N-3/2 per a la sensibilitat de la mesura. Per concloure, una concisa discussió relaciona aquesta observació experimental amb discussions teòriques sobre el “limit d’Heisenberg” de la metrologia quàntica, i amb d’altres possibles aplicacions de tècniques de mesura no lineal

Among the laser based techniques proposed for metrology applications, classical interferometers offer the highest precision measurements. However, the cost of some of the elements involved and the number of optical components used in the setup complicates using them in several industrial applications. Apart from cost, the complexities due to optical alignment and the required quality of the environmental conditions can be quite restrictive for those systems. Within the category of optical interferometers, optical feedback interferometry (OFI), also called self-mixing interferometry (SMI) has the potential to overcome some of the complexities of classical interferometry. It is compact in size, cost effective, robust, self-aligned, and it doesn't require a large number of optical components in the experimental configuration. In OFI, a portion of the emitted laser beam re-enters to the laser cavity after backreflection from the target, causing the wavelength of the laser to change, modifying the power spectrum and consequently the emitted output power, which can be detected for measurement purposes. Thus, the laser operates simultaneously as the light source, the light detector, and as the ultra-sensitive coherent sensor for optical path changes. The present PhD pursued improving the performance of OFI-based sensors using a novel and compact optical system. A solution using an adaptive optical element in the form of a voltage programmable liquid lens was proposed for automated focus adjustments. The amount of backreflected light re-entering the laser cavity could be controlled, and the laser feedback level was adjusted to the best condition in different situations, enabling the power signal to be adjusted to the best possible conditions for measurement. Feedback control enabled the proposal of a novel solution called differential OFI, which improved the measurement resolution down to the nanometre order, even if the displacements were below half-wavelength of the laser, for first time in OFI sensors. Another relevant part of the PhD was devoted to the analysis of speckle-affected optical power signals in feedback interferometers. Speckle effect appears when the displacements of the target are large, and introduces an undesired modulation of the amplitude of the signal. After an analysis of the speckle-affected signal and the main factors contributing to it, two novel solutions were proposed for the control of speckle noise. The adaptive optical head developed previously was used in a real time setup to control the presence of speckle effect, by tracking the signal to noise ratio of the emitted power, and modifying the spot size on the target when required using a feedback loop. Besides, a sensor diversity solution was proposed to enable enhancements in signal detection in fast targets, when real time control could not be applied. Finally, two industrial applications of the technique with the presence of different levels of speckle noise have been presented. A complete measurement methodology for the control of motor shaft runout in permanent magnet electrical motors, enabling complete monitoring of the displacement of the shaft has been developed and implemented in practice. Results here are validated with those obtained using a commercial laser Doppler vibrometer, an equipment with a much higher cost. A second application in the monitoring the displacement of polymer-reinforced beams used in civil engineering under dynamic loading was also demonstrated. Results here are validated using a conventional contact probe (a Linear Vertical Differential Transducer, LVDT). Both applications show that with controlled speckle features OFI performs adequately in industrial environments as a non-contact proximity probe with resolution limited by the constraints defined by the setup

In this thesis I investigate two methods for generating ultrashort laser pulses in spectral regions which are ordinarily difficult to achieve by the existing techniques. These pulses are specially attractive in the study of ultrafast (few femtosecond) atomic and molecular dynamics. The first involves Optical Parametric Amplification (OPA) mediated by four-wave-mixing in gas and supports the generation of ultrashort pulses in the Near-InfraRed (NIR) to the Mid-InfraRed (MIR) spectral region. By combining pulses at a centre wavelength of 800 nm and their second harmonic in an argon-filled hollow-core fibre, we demonstrate near-infrared pulses, peaked at 1.4 µm, with 5 µJ energy and 45 fs duration at the fibre output. The four-wave-mixing process involved in the OPA is expected to lead carrier-envelope phase stable pulses which is of great importance for applications in extreme nonlinear optics. These NIR to MIR pulses can be used directly for nonlinear light-matter interactions making use of its long-wavelength characteristics. The second method allows the compression of intense femtosecond pulses in the ultraviolet (UV) region by sum-frequency mixing two bandwidth limited NIR pulses in a noncollinear phasematching geometry under particular conditions of group-velocity mismatch. Specifically, the crystal has to be chosen such that the group velocities of the NIR pump pulses, v1 and v2 , and of the sum-frequency generated pulse, vSF, meet the following condition, v1 < vSF < v2. In case of strong energy exchange and an appropriate pre-delay between the pump waves, the leading edge of the faster pump pulse and the trailing edge of the slower one are depleted. This way the temporal overlap region of the pump pulses remains narrow resulting in the shortening of the upconverted pulse. The noncollinear beam geometry allows to control the relative group velocities while maintaining the phasematching condition. To ensure parallel wavefronts inside the crystal and that the sum-frequency generated pulses emerge untilted, pre-compensation of the NIR pulse-front tilts is essential. I show that these pulse-front tilts can be achieved using a very compact setup based on transmission gratings and a more complex setup based on prisms combined with telescopes. UV pulses as short as 32 fs (25 fs) have been generated by noncollinear nonlinear pulse compression in a type II phasematching BBO crystal, starting with NIR pulses of 74 fs (46 fs) duration. This is of interest, because there is no crystal that can be used for nonlinear pulse compression at wavelengths near 800 nm in a collinear geometry. Compared to state-of-the-art compression techniques based on self-phase modulation, pulse compression by sum-frequency generation is free of aperture limitation, and thus scalable in energy. Such femtosecond pulses in the visible and in the ultraviolet are strongly desired for studying ultrafast dynamics of a variety of (bio)molecular systems. / En esta tesis he investigado dos métodos para generar pulsos láser ultracortos en regiones espectrales que son típicamente difíciles de lograr con las técnicas existentes. Estos pulsos son especialmente atractivos en el estudio de la dinámica ultrarrápida (pocos femtosegundos) en átomos y moléculas. La primera técnica implica Amplificación Paramétrica Óptica (OPA) mediante mezcla de cuatro ondas en fase gaseosa y soporta la generación de pulsos ultracortos desde el Infrarrojo-Cercano (NIR) hasta la región espectral del Infrarrojo-Medio (MIR). Mediante la combinación de pulsos centrados a una longitud de onda de 800 nm y su segundo armónico en una fibra hueca rellena de argón, hemos demostrado a la salida de la fibra la generación de pulsos en el NIR, centrados a 1.4 µm, con 5 µJ de energía y 45 fs de duración. Se espera que el proceso de mezcla de cuatro ondas involucrado en el OPA lleve a pulsos con fase de la envolvente de la portadora estables, ya que es de gran importancia para aplicaciones en óptica extrema no lineal. Estos pulsos desde el NIR hasta el MIR se pueden utilizar directamente en interacciones no-lineales materia-radiación, haciendo uso de sus características de longitud de onda largas. El segundo método permite la compresión de pulsos intensos de femtosegundos en la región del ultravioleta (UV) mediante la mezcla de suma de frecuencias de dos pulsos en el NIR limitados en el ancho de banda en una geometría de ajuste de fases no-colineal bajo condiciones particulares de discrepancia de velocidades de grupo. Específicamente, el cristal debe ser elegido de tal manera que las velocidades de grupo de los pulsos de bombeo del NIR, v1 y v2, y la del pulso suma-de-frecuencias generado, vSF, cumplan la siguiente condición, v1 < vSF < v2. En el caso de un fuerte intercambio de energía y un pre-retardo adecuado entre las ondas de bombeo, el borde delantero del pulso de bombeo más rápido y el borde trasero del más lento se agotan. De esta manera la región de solapamiento temporal de los impulsos de bombeo permanece estrecha, resultando en el acortamiento del impulso generado. La geometría de haces no-colineales permite controlar las velocidades de grupo relativas mientras mantiene la condición de ajuste de fase. Para asegurar frentes de onda paralelos dentro del cristal y que los pulsos generados por suma de frecuencias se generen sin inclinación, es esencial la pre-compensación de la inclinación de los frente de onda de los pulsos NIR. En esta tesis se muestra que estas inclinaciones de los frentes de onda se pueden lograr utilizando una configuración muy compacta basada en rejillas de transmisión y una configuración más compleja basada en prismas combinados con telescopios. Pulsos en el UV tan cortos como 32 fs (25 fs) se han generado mediante compresión de pulsos no-lineal no-colineal en un cristal BBO de ajuste de fase tipo II, comenzando con pulsos en el NIR de 74 fs (46 fs) de duración. El interés de este método radica en la inexistencia de cristales que se puedan utilizar para la compresión de impulsos no-lineal a longitudes de onda entorno a 800 nm en una geometría colineal. En comparación con las técnicas de última generación de compresión basadas en la automodulación de fase, la compresión de pulsos por suma de frecuencias esta libre de restricciones en la apertura de los pulsos, y por lo tanto es expandible en energía. Tales pulsos de femtosegundos en el visible y en el ultravioleta son fuertemente deseados en el estudio de dinámica ultrarrápida de una gran variedad de sistemas (bio)moleculares.

Cotutela ICFO-Universitat Politècnica de Catalunya i Institut Fresnel-Université Aix-Marseille / Blood flow and its regulation, as well as hemodynamics in general, are important for the health of tissues and hence the measurement of these quantities has many applications in research and clinical environments. Various optical techniques are attractive for the measurement of blood flow since they are often non- or minimally-invasive, continuous and are relatively inexpensive. During my PhD I have contributed to the monitoring of blood flow in experimental animal models with the construction of a multimodal device, based on laser speckle flowmetry and optical intrinsic signals, capable of measuring superficial microvascular cerebral blood flow, blood oxygenation and blood volume for translational research. This device was applied in animal models of ischemic stroke and is flexible to be modified and used for other purposes. In doing so, I have developed new experimental methods and image processing protocols that allowed us to perform longitudinal studies where the animal can be removed from the device several times. Furthermore, this device has been used as a tool in a multi-disciplinary study to understand the role of the Mannose-binding lectin protein in reperfusion injury after an ischemic stroke in animal models. This then led to the main contribution of this work which is the development of the speckle contrast optical spectroscopy and tomography, a new non-invasive, optical technique for deep blood flow measurement that paves the way for deeper and three dimensional imaging of blood flow. This new method was first developed from a theoretical perspective. Then it was validated in tissue simulating phantoms and demonstrated to be feasible in measurements on the human arm muscle. Overall, these contributions will allow the development of cost-effective, non-invasive tomographic methods for the measurement of blood flow even in humans. / El flujo sanguíneo y su regulación, así como la hemodinámica en general, son parámetros importantes para determinar el estado de salud de los tejidos; por esto, su medición tiene numerosas aplicaciones en los ámbitos clínico y de investigación. Varias técnicas ópticas resultan atractivas para la medición del flujo sanguíneo dado su carácter no invasivo o mínimamente invasivo, continuo y relativamente económico. Durante mi trabajo doctoral he contribuido a la monitorización del flujo sanguíneo, en modelos de experimentación animal, con la construcción de un dispositivo multimodo, basado en la flujometría de speckle láser (laser speckle flowmetry, LSF) y las señales ópticas intrínsicas (optical intrinsic signals, OIS), capaz de medir flujo sanguíneo de la microvasculatura superficial en el cerebro, oxigenación sanguínea y volumen sanguíneo en investigación traslacional. Este dispositivo fue aplicado en modelos animales de infarto cerebral; sin embargo, es flexible y puede ser modificado y utilizado para otros propósitos. Así pues, he desarrollado nuevos métodos experimentales y protocolos de procesamiento de imágenes que nos permitieron llevar a cabo estudios longitudinales, donde los animales pueden ser removidos del dispositivo en repetidas ocasiones. Adicionalmente, este dispositivo fue utilizado como herramienta en un estudio multidisciplinario para entender el papel de la proteína lectina de unión a la manosa (MBL) en las lesiones por isquemia-reperfusión después de un infarto cerebral en modelos animales. Este estudio, dio origen a la mayor contribución de este trabajo, siendo esta el desarrollo de la espectroscopía y tomografía óptica de contraste de speckle; una novedosa técnica óptica, no invasiva para medición de flujo sanguíneo profundo que allana el camino para la obtención de imágenes tridimensionales de flujo sanguíneo más profundo. Este nuevo método, se desarrolló primero desde una perspectiva teórica, y posteriormente se validó en phantoms de tejido biológico, demostrando su factibilidad en mediciones realizadas en el músculo del antebrazo de un paciente. En general, estas contribuciones permitirán el desarrollo de métodos tomográficos, no invasivos y rentables para la medición de flujo sanguíneo, extensibles incluso a seres humanos

Nowadays, due to huge deployment of optical transport networks, a continuous increase towards higher data rates up to 100 Gb/s and beyond is observed. Furthermore, an evolution of the current optical networks is forecasted, acquiring new functionalities, e.g. elastic spectrum assignment for the optical signals. The target for these new challenges in transmission is to find techniques ready to deal with a growth of demand for bandwidth continuously asked by network operators, for whom the standard systems do not meet the new functionalities while higher rates are being set up. A solution for covering all of those needs is to adapt techniques capable to deal with such enormous data rates, and ensuring the same high efficiency for long distances and mitigate the optical impairments accumulated along the transmission path. Additionally, these transmission techniques are expected to provide some degree of flexibility, in order to enhance the network flexibility. A promising technology that can fully cope with those requires is the coherent optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM). CO-OFDM provides several advantages, namely high sensitivity and spectral efficiency, simple integration and possibility to fully recover a signal in phase, amplitude and polarization. These systems are composed by digital signal processing (DSP) blocks that easily process data and can equalize and compensate the main impairments, providing high tolerance for dispersion effects. However, CO-OFDM systems are not free from drawbacks. Their high peak-to-average power ratio (PAPR) reduce their tolerance to nonlinearities. Furthermore, CO-OFDM systems are sensitive to any frequency shift and phase offset. Hence, a constant envelope optical OFDM (CE-OFDM) is proposed for significantly reducing the PAPR and solving high sensitivity to nonlinear impairments. It consists in a phase modulated discrete multi-tone signal, which is coherently detected at the receiver side. An alternative transform, the discrete Hartley transform, is proposed to speed up calculations in the DSP and eliminate the need to have a Hermitian symmetry. The optical CE-OFDM by its unique flexibility and rate scalability turns out as a great technology applicable to different configurations, ranging from access to core networks. In case of access solutions, several cases are investigated. First, the optical CE-OFDM is applied for radio access network signals delivery by means of a wavelength division multiplexing (WDM) overlay in deployed access architecture. A decomposed radio access network is deployed over an existing standard passive optical network (PON), capable to avoid interference and cross talks with access signals between network clients. The system exhibited narrow channel spacing, while reducing losses fed into the access equipment path. Next, a full duplex 10 Gb/s bidirectional PON transmission over a single wavelength with RSOA based ONU is investigated. The key point of that system is the upstream transmission, which is achieved re-modulating the phase of a downstream intensity modulated signal after proper saturation. The reported sensitivity performances show a power budget matching the PON standards and an OSNR easy to reach on non-amplified PON. Next, a flexible metropolitan area network of up to 100km with traffic add/drop using WDM is investigated. There the narrowing effect of the optical filters is studied. Finally, an elastic upgrade of the existing Telefonica model of the Spanish national core network is proposed. For that, the transceiver architecture is proposed to be operated featuring polarization multiplexing. Respect to the existing fixed grid, the flexible approach (enabled by the CE-OFDM transceiver) results into reduced bandwidth occupancy and low OSNR requirement. / Hoy en día, debido al gran despliegue de las redes de ópticas de transporte, se espera un aumento continuado hacia mayores velocidades de datos, hasta 100 Gb/s y más allá. Por otra parte, la evolución que se prevé para las redes ópticas actuales, incluye la adquisición de nuevas funcionalidades, por ejemplo, la asignación del espectro de forma elástica para las señales ópticas. Por tanto, el claro desafío en cuanto a las tecnologías de transmisión es encontrar técnicas preparadas para hacer frente a un crecimiento de la demanda de ancho de banda; demanda que continuamente se incrementa por parte de los operadores de red, para quienes los sistemas estándar no se acaban de ajustar a las nuevas funcionalidades que esperan para la red. Una solución para cubrir todas estas necesidades es la adaptación de técnicas capaces de hacer frente a estas velocidades de datos enormes, y garantizar el mismo nivel de eficiencia para las largas distancias y mitigar las deficiencias ópticas acumuladas a lo largo de la ruta de transmisión. Además, se espera que estas técnicas de transmisión puedan proporcionar cierto grado de flexibilidad, a fin de mejorar y hacer más eficiente la gestión de la red. Una tecnología prometedora que puede hacer frente a estos requisitos es lo que se llama multiplexación por división de frecuencias ortogonales, combinado con la detección óptica coherente (CO-OFDM). CO-OFDM ofrece varias ventajas, entre otras: alta sensibilidad y eficiencia espectral y, sobre todo, la posibilidad de recuperar por completo de una señal en fase, la amplitud y la polarización. Estos sistemas están compuestos por bloques de procesado de señales digitales (DSP) que permiten detectar los datos fácilmente así como también compensar las principales degradaciones, proporcionando alta tolerancia a los efectos de dispersión. Sin embargo, los sistemas CO-OFDM no están exentos de inconvenientes. Su alta relación de potencia de pico a potencia media (PAPR) reduce sensiblemente la tolerancia no linealidades. Por otra parte, los sistemas CO-OFDM son sensibles a cualquier cambio de frecuencia y desplazamiento de fase. Por tanto, se propone un sistema OFDM de envolvente constante (CE-OFDM) para reducir significativamente la PAPR y solucionar la alta sensibilidad a las degradaciones no lineales. Consiste en una señal OFDM modulada en fase, que se detecta coherentemente en el receptor. Una transformada alternativa, la transformada discreta de Hartley, se propone para acelerar los cálculos en el DSP. El sistema CE-OFDM por su flexibilidad y escalabilidad única, resulta una tecnología aplicable a diferentes escenarios, que van desde las redes de acceso hasta las redes troncales. En el caso de las soluciones de acceso, se investigan varios casos. En primer lugar, el CE-OFDM aplica para el desarrollo y soporte de datos de una red radio, reutilizando una red óptica de acceso ya desplegada. A continuación, se investiga la transmisión bidireccional dúplex a 10 Gb / s sobre una sola longitud de onda empleando un RSOA a las unidades de usuario. El punto clave de este sistema es la transmisión en sentido ascendente, que se consigue re-modulando la fase de una señal de intensidad modulada después de saturar de forma adecuada. A continuación, se estudia una red de área metropolitana flexible de hasta 100 km. Concretamente el efecto de concatenación de filtros ópticos es el objetivo de este estudio. Finalmente, se propone una actualización elástica del modelo de Telefónica I+D para la red troncal española. Por ello, se propone operar el CE-OFDM en multiplexación de polarización. Los resultados muestran que esta combinación reduce sensiblemente el empleo de ancho de banda esto como los requisitos de los enlaces transmisión, reduciendo también los costes tanto de desarrollo como de operación y mantenimiento de la red. / Avui dia, a causa del gran desplegament de les xarxes de òptiques de transport, s'espera un augment continuat cap a majors velocitats de dades, fins a 100 Gb/s i més enllà. D'altra banda, l'evolució que es preveu per a les xarxes òptiques actuals, inclou l'adquisició de noves funcionalitats, per exemple, assignació de l'espectre de forma elàstica per als senyals òptics. Per tant, el clar desafiament pel que fa a les tecnologies de transmissió és trobar tècniques preparades per fer front a un creixement de la demanda d'ample de banda; demanda que contínuament es fa per part dels operadors de xarxa, per als qui els sistemes estàndard no s'acaben d'ajustar a les noves funcionalitats que esperen per a la xarxa. Una solució per a cobrir totes aquestes necessitats és l'adaptació de tècniques capaces de fer front a aquestes velocitats de dades enormes, i garantir el mateix nivell d'eficiència per a les llargues distàncies i mitigar les deficiències òptiques acumulades al llarg de la ruta de transmissió. A més, s'espera que aquestes tècniques de transmissió puguin proporcionar cert grau de flexibilitat, per tal de millorar i tornar més eficient la gestió de la xarxa. Una tecnologia prometedora que pot fer front a aquests requisits és el que s'anomena multiplexació per divisió de freqüències ortogonals, combinat amb la detecció òptica coherent (CO-OFDM). CO-OFDM ofereix diversos avantatges, entre altres: alta sensibilitat i eficiència espectral i, sobretot, la possibilitat de recuperar per complet d'una senyal en fase, l'amplitud i la polarització. Aquests sistemes estan compostos per blocs de processament de senyals digitals (DSP) que permeten detectar les dades fàcilment així com també compensar les principals degradacions, proporcionant alta tolerància pels efectes de dispersió. No obstant això, els sistemes CO-OFDM no estan exempts d'inconvenients. La seva alta relació de potència de pic a potència mitjana (PAPR) redueix sensiblement la tolerància a no linealitats. D'altra banda, els sistemes de CO-OFDM són sensibles a qualsevol canvi de freqüència i desplaçament de fase. Per tant, es proposa un sistema OFDM d'envolvent constant (CE-OFDM) per a reduir significativament la PAPR i solucionar l'alta sensibilitat a les degradacions no lineals. Consisteix en un senyal OFDM modulat en fase, que es detecta coherentment en el receptor. Una transformada alternativa, la transformada discreta d'Hartley, es proposa accelerar els càlculs en el DSP. El sistema CE-OFDM per la seva flexibilitat i escalabilitat única, resulta una tecnologia aplicable a diferents escenaris, que van des de les xarxes d'accés fins a les xarxes troncals. En el cas de les solucions d'accés, s'investiguen diversos casos. En primer lloc, el CE-OFDM s'aplica per al desplegament i suport de dades d'una xarxa radio, reutilitzant una xarxa òptica d'accés ja desplegada. A continuació, s'investiga la transmissió bidireccional dúplex a 10 Gb/s sobre una sola longitud d'ona emprant un RSOA a les unitats d'usuari. El punt clau d'aquest sistema és la transmissió en sentit ascendent, que s'aconsegueix re-modulant la fase d'un senyal d'intensitat modulada després de saturar-la de forma adequada. A continuació, s'estudia una xarxa d'àrea metropolitana flexible de fins a 100 km. Concretament l'efecte de concatenació de filtres òptics és l'objectiu d'aquest estudi. Finalment, es proposa una actualització elàstica del model de Telefónica I+D per a la xarxa troncal espanyola. Per això, es proposa operar el CE-OFDM en multiplexació de polarització. Els resultats mostren que aquesta combinació redueix sensiblement l'ocupació d'ample de banda això com també els requisits dels enllaços transmissió, reduint també els costos tant de desplegament com d'operació i manteniment de la xarxa.