En el presente trabajo se encuentran compilados el estudio de propiedades ópticas y vibracionales de películas delgadas amorfas de nitruro de silicio depositadas bajo diferentes presiones de trabajo. Las películas han sido preparadas mediante la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia en los laboratorios de la Sección de la PUCP usando un objetivo de silicio cristalino en una atmosfera de nitrógeno y argón. Se ha investigado el efecto de oxidación bajo dos puntos de vista: primero la exposición de las películas delgadas al medio ambiente y luego después de tratamientos térmicos. El proceso de oxidación ha sido evaluado sistemáticamente a través de medidas de espectroscopia de transmisión UV/VIS y espectroscopia de absorción infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Los parámetros analizados fueron: el espesor de la película, el ancho de banda, el coeficiente de absorción y el índice de refracción. El grado de oxidación es evaluado a partir de los espectros de absorción infrarroja y contrastado con el tiempo de exposición de la muestra al medio ambiente. Las películas que fueron depositadas a mayor presión presentan mayor ancho de banda. Así mismo, el análisis IR reveló que a menor presión mayor presencia de oxígeno en el día y presenta estabilidad debido a la saturación las muestra fabricada a mayor presión. Las películas bajo tratamiento térmico, presentan un cambio en el ancho de banda a partir del reordenamiento de los átomos en la matriz amorfa. La disminución de la energía de Urbach nos indica que hay un ordenamiento en la muestra. / Tesis

Mediante técnicas de simulación Montecarlo, prescindiendo de la aproximación de la onda rotante (RWA), se predice la aparición de efectos medibles en los llamados "estados atrapados", rasgo eminentemente cuántico del micromáser o máser monoatómico. / Tesis

En la presente tesis se evalúan las propiedades ópticas y las características de emisión de luz de películas delgadas amorfas de AlN, SiN y SiC:H dopadas con Tb. La caracterización óptica se centra en la determinación del ancho de banda, la energía de Urbach y el foco de Urbach a partir de mediciones ópticas. Se desarrolla un modelo, basado en fluctuaciones térmicas de la banda, para describir la absorción fundamental sobrepuesta con las colas de Urbach. Luego, se realiza un análisis de la existencia y significado del foco de Urbach y se contrasta con modelo anterior. Uno de los principales resultados en esta parte es la capacidad del modelo antes mencionado para distinguir las regiones de Urbach y Tauc del coeficiente de absorción. En este caso, películas delgadas de a-SiC:H depositadas en distintas condiciones de dilución de hidrógeno exhibieron un ancho de banda no correlacionado con la energía de Urbach al usar este modelo, en contraste a lo que se observa típicamente después de utilizar el modelo de Tauc. El análisis de características de emisión de luz se centra al proceso de activación térmica que sufren los iones de tierras raras cuando se calientan las muestras. El efecto de la temperatura de recocido, temperatura de la muestra y concentración de tierras raras en la intensidad de la emisión de luz se evalúa bajo fuentes de excitación de fotones y electrones. Se utiliza un modelo de tasa de transiciones para ajustar la intensidad de luz global asociada al Tb en películas delgadas de a-SiC:H:Tb3+ frente a la concentración de Tb después de diferentes temperaturas de recocido. Se recupera una energía de activación asociada a la activación térmica. Finalmente, en el caso de a-SiC: H: Tb3+, se observa una disminución del efecto de enfriamiento de la concentración, lo que sugiere un mecanismo adicional para aumentar la intensidad de emisión de luz relacionada con Tb. / In the present thesis the optical properties and light emission features of Tb-doped amorphous AlN, SiN and SiC:H thin films are assessed. The optical characterization is focused in the determination of the bandgap, Urbach energy and Urbach focus from optical measurements. A model, based on thermal band-fluctuations, to describe the fundamental absorption overlapped with Urbach tails is developed. Thenceforth, an analysis of the existence and meaning of the Urbach focus is performed and contrasted with the latter model. One of the main results in this part is the capability of aforementioned model to distinguish the Urbach and Tauc regions of the absorption coefficient. In this matter, a-SiC:H thin films grown with distinct hydrogen dilution conditions exhibited an uncorrelated bandgap with the Urbach energy when using this model, contrary to what is typically observed after applying the Tauc model. The light emission features analysis is concerned with the thermal activation process that rare earth ions suffer when annealing the samples. The effect of the annealing temperature, sample temperature and rare earth concentration on the light emission intensity is assessed under photon and electron excitation sources. A rate equation model is used to fit the overall Tb-related intensity of a-SiC:H:Tb3+ versus the Tb concentration after different annealing temperatures. An activation energy associated to the thermal activation is recovered. Finally, in the case of a-SiC:H:Tb3+ a diminution of the concentration quenching effect is observed suggesting an additional mechanism to enhance the Tb-related light emission intensity. / In dieser Arbeit werden die optischen Eigenschaften und die Lichtemission der dünnen amorphen Schichten AlN, SiN und SiC:H dotiert mit Tb untersucht. Die optische Charakterisierung beschränkt sich auf die Bestimmung der Bandlücke, der Urbachenergie und den Urbachfokus. Basierend auf thermischen Fluktuationen der Bandlücke wird ein Modell entwickelt, welches die fundamentale Absorption in Überlapp mit den Urbachausläufern beschreibt. Es wird die Existenz und die Bedeutung des Urbachfokus analysiert und mit dem vorher entwickelten Modell verglichen. Eine der wichtigsten Ergebnisse dieser Untersuchungen ist die Fähigkeit dieses Modells, den Urbach-Bereich von dem Tauc-Bereich des Abrorptionskoeffizienten zu trennen. Zum Beispiel zeigen dünne Filme aus SiC:H abgeschieden mit unterschiedlichen Wasserstoffflüssen unter Verwendung dieses Modells eine Bandlücke, die nicht mit der Urbach-Energie korreliert ist. Dies unterscheidet sich typischerweise von der Beobachtung der Bandlückenvariation unter Verwendung des Tauc-Modells. Die Untersuchung der Lichtemission konzentriert sich auf den Prozess der thermischen Aktivierung, welchen die Seltenerdionen bei Ausheilung der Proben erleiden. Der Effekt der Ausheiltemperatur, der Probentemperatur und der Konzentration der Seltenen Erden auf die Intensität der Lichtemission wird mit Anregung von Photonen und Elektronen untersucht. Es wird ein Änderungsratenmodell der Übergänge verwendet, um die globale mit Tb assoziierte Lichtemission der dünnen a-SiC:H:Tb3+, Schichten in Abhängigkeit von der Konzentration by verschiedenen Ausheiltemperaturen zu modellieren. Es konnte eine Aktivierungsenergie der thermischen Aktivierung bestimmt werden. Zuletzt beobachtet man im Falle von a-SiC:H:Tb3+ eine Verminderung der Unterdrückung der Konzentration, welches ein Hinweis darauf ist, dass ein zusätzlicher Mechanismus für die Erhöhung der Lichtemission mit der Tb Konzentration verantwortlich ist. / Tesis

El control adecuado de la temperatura del medio en el que funcionan los transformadores de potencia implica la protección del equipo para evitar fallas imprevistas, de modo tal que prolongue su vida útil. Existen sistemas de medición y control de dicha temperatura que se mantienen vigentes por mucho tiempo; sin embargo, el desarrollo de la tecnología permite encontrar nuevas formas de adquisición de valores y monitoreo de dicho parámetro. En este caso las propiedades que tiene la fibra óptica de plástico van más allá del aprovechamiento en el área de las comunicaciones. Sus propiedades específicas hacen que podamos medir y monitorear la temperatura de una manera confiable. Por tal motivo, en el presente trabajo de tesis se propone el diseño de un equipo aplicado a la medición y monitoreo de la temperatura interna de transformadores, usando un sensor óptico. / Tesis

En este trabajo se investiga la noción de imparcialidad mutua para mediciones de grano grueso en sistemas cuánticos con variables continuas. Se muestra que mientras que el procedimiento estándar de granulación gruesa rompe la imparcialidad mutua entre variables conjugadas, dicha imparcialidad puede, en cambio, establecerse teóricamente y observarse experimental- mente con granulación gruesa periódica. Se exhiben los resultados predichos mediante un experimento óptico que implementa la difracción de Fraunhofer a través de una red de difracción periódica, encontrándose excelente acuerdo con la teoría. Nuestros resultados representan un avance importante en el desarrollo de una conexión formal entre la mecánica cuántica de variable discreta y la de variable continua. / Tesis

En el presente trabajo se investiga la emisión de luz y la estructura de una librería de películas delgadas de ALOxNy dopadas con Yb depositada sobre Si con la técnica de pulverización catódica por radio frecuencia a través de la aplicación de las metodologías combinatorias. La librería de películas delgadas se sometió a tratamientos térmicos de 550 °C, 650 °C y 750 °C. Posterior a cada calentamiento, se evaluó la variación en la composición atómica de la muestra y su respectiva caracterización en las propiedades luminiscentes y estructurales de la muestra. La intensidad de la emisión del Yb se incrementó con el aumento en la concentración de Yb (>3.5 at. %) en la muestra sin calentar. Con la aplicación de los tratamientos térmicos se generó una variación en el espesor y la relación O:N de la matriz, que influyó en el incremento y/o disminución de la intensidad de la emisión de luminiscencia del Yb. Los resultados muestran la activación térmica de los iones de Yb con el aumento de la temperatura de calentamiento. Del gráfico de Arrhenius se calculó la energía de activación térmica de los iones para diferentes razones de O:N. La más alta intensidad de emisión se obtuvo a 750 °C, en la región con una concentración inicial de Yb de ~4 at. % y relación O:N ~1.7. Los patrones de difracción de rayos-X verificaron el estado amorfo de las muestras antes y después del tratamiento térmico. En el análisis de las propiedades ópticas de las películas delgadas de ALOxNy, muestran un incremento del índice de refracción y el ancho de banda conforme aumenta el oxígeno en la muestra. / In the present work the light emission and the structure of a library of thin films of ALOxNy doped with Yb deposited on Si with the sputtering technique by radio frequency at through the application of combinatorial methodologies. The library of thin films was subjected to thermal treatments of 550 °C, 650 °C and 750 °C. After each heating, the variation in the atomic composition of the sample and its respective characterization in the luminescent and structural properties of the sample was evaluated. The emission intensity of Yb increases with the increase in the concentration of Yb (>3.5 at.%) in the unheated sample. With the application of thermal treatments, a variation in the thickness and the O: N ratio of the matrix can be generated, which influenced the increase and/or decrease in the intensity of the luminescence emission of Yb. The results show the thermal activation of the levels of Yb with the increase of the heating temperature. From the Arrhenius plot, the energy of the thermal energy of the ratios is calculated for diferent ratios of O: N. The highest emission intensity was obtained at 750 °C, in the region with an initial concentration of Yb of ~4 at% and relation O: N ~1.7. The X-ray diraction patterns verify the amorphous state of the samples before and after the heat treatment. In the analysis of the optical properties of the thin lms of ALOxNy, they show an increase in the refractive index and the bandwidth as the oxygen in the sample increases. / Tesis

El control del Momento Angular Orbital (OAM por sus siglas en inglés) de la luz en sistemas óptico cuánticos puede proveernos de un grado adicional de libertad, lo cual nos puede permitir muchas aplicaciones en mecánica cuántica y tecnologías de la comunicación que tengan como eje central la óptica en su desarrollo. Luz laser con OAM, vórtices ópticos, son generalmente descritos por modos de Laguerre-Gausianos, los cuales tienen una distribución de intensidad tipo dona, con singularidades de fase en su frente de onda. En este caso particular los modos son de primer orden y la esfera de Poincaré da una conveniente representación geométrica para el subespacio expandido por esta base. Continuando la propuesta teórica hecha por B. Coutinho dos Santos et al. en 2007, en este proyecto estamos interesados en estudiar de forma experimental la dinámica de un Oscilador Paramétrico Óptico (OPO) bajo la inyección de un haz con OAM. El objetivo principal es caracterizar la conservación de OAM en los haces gemelos, nombrados "signal" y "idler" por razones históricas, provenientes del OPO inyectado, de acuerdo a una simetría no trivial en la esfera de Poincaré. Otro objetivo es el estudio teórico de la dinámica de los haces de luz gemelos, de acuerdo a parámetros experimentales reales del arreglo usado, y de ese modo mejorar la eficiencia en la creación de los fotones gemelos, lo cual permitiría el estudio experimental del entrelazamiento cuántico con este aparato. También, en la mira de este trabajo se encuentra, la medición y caracterización del "squeezing" que fue realizada en el recientemente montado OPO de la UFF. / The control of the Orbital Angular Momentum (OAM) of light in quantum optical system can provide an additional degree of freedom, that can enable many applications in quantum mechanics and optical communications. Lasers beams with OAM (optical vortices) are generally described by Laguerre-Gaussian modes, which have a doughnut intensity distribution with phase singularities in the wavefront. In the special case of first order OAM modes, the Poincaré sphere gives a convenient geometrical representation of those optical vortices. Following the theoretical proposal done by B.Coutinho dos Santos et. al in 2007, in this project we are interested in studying experimentally the dynamics of an Optical Parametric Oscillator under the injection of a seed beam with OAM. The main aim of this project is to characterize the OAM conservation in the twin beams, namely signal and idler, coming from the injected Optical Parametric Oscillator, according to the symmetry in the Poincaré sphere. We aim also at studying theoretically the dynamics of the twin beams generated, according to the real experimental parameters of the setup, to improve the twin beams creation efficiency, which will enable us to study experimentally quantum entanglement in this apparatus. Also, in the scope of this work, the measurements and characterization of squeezing was performed in the recent mounted OPO at UFF. / Tesis

Estágio realizado na New Betronic / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Olivério Delfim Dias Soares e do Prof. Doutor José Carlos Marques dos Santos

A composição química dos aços é de fundamental importância para suas propriedades mecânico-metalúrgicas. Durante o processo de fabricação de ligas metálicas, faz-se normalmente uso do espectrômetro de emissão óptica para a determinação da composição química. Este equipamento é capaz de fornecer uma análise multielementar em um intervalo de tempo muito pequeno, permitindo, assim, possíveis correções necessárias para obtenção da composição química final desejada antes do vazamento. Esta ferramenta tem como princípio de funcionamento a análise comparativa, necessitando de materiais de referência, também chamados padrões, para sua recalibração. A principal característica destes materiais de referência é sua homogeneidade em termos de composição química e física. O presente trabalho tem a finalidade de analisar a metodologia adotada para produzir padrão de referência de um aço AISI/SAE 1020 através de um programa interlaboratorial. As amostras foram obtidas por meio de um tarugo proveniente de um processo de lingotamento contínuo, que foi tratado termo-mecanicamente por processos de laminação, forjamento e usinagem antes da obtenção das amostras propriamente ditas. Após uma análise prévia da superfície das amostras, estas foram distribuídas aos integrantes do grupo analítico e analisadas nos espectrômetros de emissão óptica existentes nos seus próprios laboratórios. Foi realizada, ainda, uma análise metalográfica da superfície das amostras para que fosse verificada a homogeneidade microestrutural das amostras. O tratamento estatístico dos dados, baseado na norma ISO Guide 35, e a análise metalográfica comprovam que é possível certificar tecnicamente os teores dos elementos carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre, cromo, níquel, molibdênio, alumínio, estanho e cobre nos materiais de referência. / The chemical composition of steel is extremely important for its mechanical and metallurgical properties. During the processing of metallic alloys, an optical emission spectrometer is used to determine the chemical composition. This equipment is able to give a multielementar analysis in a very short time interval, enabling corrections that may be necessary to obtain the final chemical composition of the casting. The working principle of this tool is the comparative analysis that needs standards, also called reference materials for its calibration. The main characteristic of these reference materials is their homogeneity in terms of physical and chemical properties. The present work aims to analyze the methodology adopted to produce the reference pattern of an AISI/SAE 1020 steel, through an interlaboratorial program. The samples were obtained from billets, which were produced via continuous casting process. Before obtaining samples the billets passed through rolling, forging and machining processes. After a previous analysis of the sample surface, the samples were distributed to the members of the analytical group, who analyzed them on the optical emission spectrometers from their own laboratories. Furthermore, a microstructure analysis of the sample surface was carried out to verify the microstructural homogeneity of the samples. The data statistic treatment, based on the ISO Guide 35 standard, and the microstructure analysis prove that it is possible to certify, technically, the content of the elements carbon, silicon, manganese, phosphorous, sulfur, chromium, nickel, molybdenum, aluminum, tin, copper in the reference materials.