El proyecto ALMA (Atacama Large Millimeter Array) será el más grande arreglo de antenas para interferometría en el mundo. Los receptores para este proyecto están siendo diseñados y fabricados en diferentes laboratorios alrededor del mundo. Los Departamentos de Ingeniería Eléctrica (DIE) y Astronomía (DAS) de la Universidad de Chile están trabajando en un prototipo para el receptor de la llamada Banda1, la cual se encuentra en el rango de 31-45GHz. El objetivo de esta memoria es el desarrollo de la etapa de amplificación de este receptor. Primero se realizó un diseño basado en estudios previos y simulaciones que permitieron obtener una antena capaz de adaptar una guía de onda rectangular y una línea microstrip de 50 Ω. Esta última permite la conexión a un circuito amplificador de bajo ruido basado en transistores HEMT (High Electron Mobility Transistor). Luego se diseñó la tarjeta de polarización necesaria para energizar el amplificador. Para terminar, se ideó un bloque conductor en donde posteriormente se empaquetarán los componentes antes mencionados. Una vez terminado el diseño se fabricaron el bloque completo, las antenas y el circuito de polarización utilizando la fresadora con control numérico por computador (CNC) adquirida por el DAS. Después se montaron los componentes fabricados en el bloque y se realizó la conexión eléctrica a un circuito amplificador adquirido comercialmente utilizando una Máquina Soldadora de Precisión (Bonding Machine) adquirida por el DIE. Finalmente, para estudiar el comportamiento del amplificador ya empaquetado se midió la ganancia en un Analizador Vectorial de Redes, obteniéndose un promedio de 15dB en todo el ancho de banda. La respuesta del amplificador es concordante con las especificaciones comerciales del circuito HEMT (que son tomadas sin empaquetamiento del mismo). Se incluyen además modificaciones al diseño preliminar que pueden facilitar la fabricación de futuras versiones.

Ingeniero Civil Electricista / El Departamento de Ingeniería Eléctrica (DIE) y el Departamento de Astronomía (DAS) de la Universidad de Chile se encuentran desarrollando un prototipo de receptor superheterodino para la denominada Banda 1, que abarca el rango de frecuencias desde 31 a 45 GHZ. Este trabajo se enmarca dentro del proyecto ALMA (Atacama Large Millimiter Array), que consistirá en el mayor arreglo de antenas para interferometría del mundo, y en el que trabajan diferentes organismos alrededor del mismo. El principal objetivo del presente trabajo de título consiste en el diseño y construcción de un amplificador de microondas de bajo ruido utilizando componentes discretos, que será utilizado como preamplificador en el receptor superheterodino mencionado anteriormente. Otros objetivos de esta memoria son el diseño y construcción de la empaquetadura para el amplificador, así como también sus circuitos de polarización y fuente de poder. La primera etapa consistió en el diseño de los distintos componentes. El amplificador se basó en estudios y simulaciones previas, logrando un diseño que permite la adecuada conexión de sus elementos. Para mantener un estándar, la empaquetadura mantuvo las dimensiones exteriores de los diseños que la precedían, sin embargo sus dimensiones interiores fueron diseñadas según las características de los elementos a montar en ella. Los circuitos de polarización fueron diseñados de acuerdo a los requerimientos de las distintas etapas del amplificador. La fuente de poder se basó en un diseño anterior que permite el ajuste de diferentes voltajes y corrientes de polarización, proyectándola además, para trabajos futuros. La segunda etapa corresponde a la fabricación de todos los elementos, mientras que la tercera etapa consiste en sus respectivos montajes en la empaquetadura y las uniones de todos ellos. Estos procesos fueron realizados mayoritariamente en el laboratorio del DAS, mediante la utilización de distintas técnicas. Finalmente, se analiza el desempeño de cada etapa de amplificación de manera independiente, comprobando su correcto funcionamiento en cada una de ellas y logrando resultados cercanos a las simulaciones. Además, fue posible obtener variadas consideraciones, las que podrán ser utilizadas para mejorar el desempeño en trabajos futuros.

Doctor en Ingeniería Eléctrica / El Gran Conjunto Milimétrico / submilimétrico de Atacama (ALMA) es el observatorio astronómico más grande jamás construido. Se encuentra ubicado en el Llano de Chajnantor, a una altitud de 5.000 metros sobre el nivel del mar en el norte de Chile. Se compone de un conjunto de 66 antenas distribuidas en un área de 15 km de diámetro y que opera entre 35 y 950 GHz, Estas antenas están interconectados en un interferómetro capaz de detectar fuentes de señales débiles procedentes del espacio más profundo y producir imágenes con una resolución angular mejor que el telescopio espacial Hubble. Para lograr este rendimiento de las antenas se tiene que registrar las señales procedentes del cielo con un error de tiempo más pequeño que 38 fs. Esta sincronización se realiza mediante señales ópticas transmitidas desde un edificio central utilizando una red de fibra óptica del tipo usado en telecomunicaciones. El sistema de transmisión se ve afectado por perturbaciones externas tales como la vibración, y oscilaciones térmicas. Estas perturbaciones además de cambiar directamente la longitud de la fibra, afectan el estado de polarización de la luz que viaja a través de ella. Este cambio de longitud puede ser neutralizado aplicando un esquema de corrección de longitud de línea que utiliza estiradores de fibra. Sin embargo, el cambio de polarización no es fácil de compensar, y su interacción con la dispersión de modo de polarización (PMD) , produce una variación de fase adicional. Con el fin de minimizar este efecto, ALMA especificó valores de PMD muy bajos para todos los equipos que se ubican en el camino óptico de la señal que transmite la referencia de fase. Puesto que el sistema de corrección de longitud de línea utiliza estiradores mecánicos, se debe poner especial atención en alinear el estado de polarización de la señal que entra al estirador de fibra con su punto óptimo. Solamente encontrando este punto se puede minimizar el cambio de polarización que se produce al estirar la fibra ubicada en el interior del estirador mecánico. Este trabajo presenta un algoritmo innovador y eficiente para encontrar el eje óptimo de los estiradores de fibra utilizados en ALMA. Este algoritmo se desarrolló durante la realización de este trabajo, y permite una identificación rápida y precisa del eje óptimo que minimiza el cambio de polarización, comparado con el método original, este algoritmo reduce en un 70% el tiempo promedio de calibración y reduce en un 50% el error de calibración residual. También se hace una revisión de los sistemas de transferencia de referencia de tiempo utilizados en ALMA. Explicando los desafíos que enfrentan y las soluciones tecnológicas implementadas para supéralos. A continuación, se presenta el efecto del PMD, mostrando diferentes técnicas de medición y su compensación. Además este trabajo presenta un conjunto de mediciones de PMD realizadas sobre fotomezcladores, estiradores de fibra, e instalaciones de fibra en el Arreglo Muy Grande (o Very Large Array, administrado por NRAO) y en ALMA.  The Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) is the largest astronomical observatory ever built. It is located on the Chajnantor plateau, at an altitude of 5000 meters above the sea level in northern Chile. It consists of an array of 66 antennas spread in a 15 km diameter area and operating between 35 and 950 GHz. These antennas are interconnected in an interferometer capable to detect weakest signal sources coming from the deepest space and produce images with an angular resolution better than the Hubble space telescope. To achieve this performance the antennas need to record the signals coming from the sky with a time error smaller than 38 fs; this synchronization is made using optical signals transmitted from a central building via a telecommunication grade fiber optic network. This transmission system is affected by some external perturbations like vibrations and thermal cycles. These perturbations, besides directly changing the length of the fiber, affect the polarization state of the light traveling across it. The length change can be neutralized implementing a line length correction scheme that uses fiber stretchers, but the polarization change is not easy to compensate, and its interaction with the polarization mode dispersion (PMD) produces extra phase drift. In order to minimize this effect, ALMA specified very low PMD for all the equipment in the optical path of the signal carrying the phase references. Given that the line length correction scheme uses fiber stretchers that mechanically change the length of a long section of the fiber, special attention needs to be put in aligning the input polarization state with the axis of this device that minimizes the polarization change produced when the stretcher moves. This work presents an innovative optimization algorithm for the fiber stretchers used in ALMA, which was developed during the realization of this work. It allows a fast and accurate identification of this axis of minimal polarization change, compared with the original method; this algorithm produced a 70% reduction of the average calibration time and a 50% reduction of the average residual calibration. A review of the time reference transfer system used in ALMA is also made, explaining the challenges that it faces and the way they are overcome. Then the effect of PMD is presented, showing different PMD compensation and measurement techniques. In addition, this work presents PMD measurements made on ALMA photomixers and fiber stretchers, and of buried fiber installations of the Very Large Array (VLA) and ALMA.

Neste trabalho foram estudados guias ópticos para atuarem como sensores ou em sistemas sensores. Ênfase especial foi dada em guias ópticos retangulares, para dispositivos ópticos integrados, e fibras ópticas elípticas. A analise de fibras ópticas elípticas resultou em um modelamento pratico para projeto das mesmas em aplicações onde se deseja operar com dois modos guiados, situação esta que se mostra muito atraente para implementação de diversos tipos de sensores a fibra óptica. A seguir estendeu-se as aplicações dos dispositivos em guia óptico bimodal com a proposição e analise de dois dispositivos inéditos: o filtro de modos em guia assimétrico, e o sensor a campo evanescente em guia óptico bimodal.

Sensores são dispositivos que traduzem as variações de uma determinada grandeza (temperatura, pressão, corrente, campo magnético, etc.) em sinais que podem ser interpretados pelo ser humano, ou por sistemas que necessitem dessas informações. Neste trabalho o enfoque será dado aos sensores ópticos a fibra óptica. Esses sensores se utilizam das perturbações que a luz sofre quando a fibra em que é guiada é exposta à influência externa da grandeza que se quer medir para percebê-la e, por meio de um processamento adequado das variações de suas características, ser capaz de traduzi-las em sinais elétricos. Desde meados da década de 80, pesquisadores do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) trabalham no sentido de desenvolver sensores a fibra óptica, com o intuito de responder às necessidades da Força Aérea Brasileira (FAB) e da sociedade brasileira de forma geral. Tal trabalho visa proporcionar uma independência tecnológica nessa área. A principal área de desenvolvimento no IEAv é a área de sensores inerciais, presentes em aeronaves, veículos lançadores de satélites, satélites, mísseis, embarcações navais, entre outros. Tais sensores são estratégicos quando se pensa em soberania nacional, buscando-se evitar atrasos de desenvolvimento causados por eventuais embargos na área de navegação inercial. No desenvolvimento de sensores inerciais a fibra óptica, vários obstáculos tecnológicos têm de ser vencidos para que o sistema final atenda as especificações impostas pela finalidade do uso, tais como, faixa dinâmica, estabilidade, resistência a radiação eletromagnética, custo, etc. Um dos caminhos para se reduzir custos é a substituição de componentes do sistema por outros mais baratos. Geralmente nessa troca ganha-se no custo, porém perde-se em outros requisitos e para voltar ao estágio de performance anterior, novas técnicas precisam ser aplicadas. Com o intuito de reduzir o custo, pode-se substituir diodos superluminescentes (SLD';s), por diodos laser multimodo (MMLD';s), que são da ordem de 10 vezes mais baratos. Quando esta substituição se dá em sistemas interferométricos, percebe-se a presença de determinados tipos de ruído que deterioram as características dos sensores. Os ruídos podem ser classificados em ruídos eletrônicos e ópticos. As fontes do ruído eletrônico podem ser o efeito térmico nos componentes (ruído térmico ou Johnson), bem como a existência de correntes de fuga e correntes de superfície nos fotodetectores. O ruído óptico também pode ser dividido em categorias, de acordo com a sua fonte. Há o ruído shot ou quântico, o ruído de partição de modos, o ruído de fase, o ruído de frequência, e outros que, uma vez descorrelacionados entre si, somam-se para formar o ruído total de intensidade. Neste trabalho busca-se aperfeiçoar um sensor interferométrico no sentido de aumentar a relação sinal-ruído ao reduzir-se o ruído óptico de intensidade proveniente do ruído de partição de modos do diodo laser multimodo utilizado através do uso de uma topologia específica e através de um sistema de controle de ruído.

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T12:32:19Z No. of bitstreams: 2 TESE Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho.pdf: 2358512 bytes, checksum: ac6e1214aa942a3f231395d14e6317f2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T12:32:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho.pdf: 2358512 bytes, checksum: ac6e1214aa942a3f231395d14e6317f2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq / O desempenho de sistemas de conversão solar, que utilizam o fluxo concentrado, depende da forma com a qual este fluxo atinge a superfície do absorvedor. Diversos autores têm estudado fatores que influenciam na eficiência da coleção desse fluxo solar, sendo os desvios mecânicos um exemplo desses fatores. Vários modelos foram propostos para a determinação da distribuição do fluxo solar em absorvedores de concentradores. Alguns desses modelos apresentam limitações em sua utilização quando se necessita simular a influência simultânea de desvios ópticos de forma que seja possível obter parâmetros operacionais do concentrador. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo método para a determinação da densidade de fluxo solar concentrado em absorvedores e utiliza uma forma analítica, por meio de uma equação geométrica e uma convolução em conjunto com uma forma gráfica – gráfico de isolinhas. Os resultados obtidos permitiram comprovar a possibilidade de utilizar uma representação dos fenômenos que ocorrem em um concentrador (2D) por meio do diagrama de isolinhas, que expressa a relação entre o local de incidência da radiação no concentrador, dado pelo ângulo (θ), e a região do Sol que ilumina esse local (ângulo φ), para diversos valores do ponto de incidência no absorvedor (y). É possível reunir, ao longo de uma isolinha, o conjunto de pares (θ - φ) que iluminam um único ponto (y) do absorvedor. No desenvolvimento deste método, utilizou-se a calha parabólica com um absorvedor plano, embora seja possível a sua utilização com outras geometrias. Essa metodologia permite a utilização de qualquer modelo de distribuição de brilho solar, sendo possível a simulação de desvios ópticos que alteram a distribuição angular da energia refletida em direção ao absorvedor. Pode-se também determinar os parâmetros ópticos do sistema concentrador, que permitem caracterizar sua qualidade óptica. O diagrama de isolinhas desenvolvido permite visualizar claramente a contribuição de cada ponto da superfície refletora na iluminação do absorvedor, sendo possível simular facilmente, em diferentes geometrias de concentradores, os efeitos dos desvios ópticos determinísticos e estocásticos. A metodologia desenvolvida é constituída por um conjunto de procedimentos simples, porém precisos, baseados inicialmente em uma equação de intercâmbio radiativo entre as superfícies (refletora e absorvedora) e na geometria do concentrador e de seu absorvedor. Permite trabalhar com qualquer tipo de função de distribuição de brilho, determinística ou estocástica.

Esta tesis investiga la aplicación de conceptos de codificación al diseño de sensores ópticos basados en redes de difracción de Bragg de Bragg (FBG). Específicamente, se presenta el diseño, la caracterización y la validación experimental de dispositivos de detección codificados personalizados que se pueden diseñar y fabricar como dispositivos FBG súper estructurados (SSFBG). El objetivo de esta tesis es mejorar la capacidad y el rendimiento general de los sistemas de detección óptica basados en sensores FBG convencionales. Para ello, se han propuesto tres metodologías de codificación de dispositivos de detección SSFBG, con el objetivo de dotar a cada sensor con información adicional útil para la identificación de cada sensor incluso en condiciones de superposición. Un sensor codificado basado en FBGs es una estructura FBG cuya forma se ha adaptado a una palabra-código ortogonal, de tal manera que su longitud de onda central se puede distinguir inequívocamente de otras señales en el espectro. El diseño de los sensores SSFBG codificados se realiza modificando el espectro de reflexión de dispositivos FBG multibanda, esto se logra traduciendo las palabras-código ortogonales en los términos de amplitud y fase de los sensores FBG. La codificación en amplitud de los sensores SSFBG consiste en traducir las palabras-código \textit{"Optical Orthogonal Codewords"} (OOC), desarrolladas para sistemas de comunicaciones de acceso múltiple por división de código óptico (OCDMA), en el patrón de reflexión de los dispositivos. La codificación en amplitud y fase se ha propuesto mediante dos enfoques diferentes: en el primero, palabras-código de amplitud y fase personalizadas ($ a_ {k} $, $ f_ {k} $) fueron diseñadas específicamente para exhibir un comportamiento ortogonal obtenido por la combinación de dos palabras-código. La técnica de interrogación basada en una fuente dual sintonizable fue específicamente diseñada para recuperar la medición diferencial de los sensores y decodificar efectivamente su información. El segundo enfoque utiliza las secuencias \textit{"Discrete Prolate Spheroidal Sequences"} (DPSS), que son secuencias mutuamente ortogonales desarrolladas para sistemas de comunicaciones. Se demostró el uso de estas estructuras como elementos de detección ortogonales con patrones específicos de fase y amplitud. La fabricación y validación experimental de los dispositivos SSFBG propuestos se realizaron para demostrar el rendimiento de los sensores inclusive en condiciones de superposición espectral. La longitud de onda central de los sensores se recupera con éxito en las tres metodologías, además, el error del sistema de detección se caracterizó en términos de los parámetros de diseño. / Esta tesi investiga l'aplicació de conceptes de codificació al disseny de sensors òptics basats en xarxes de difracció de Bragg de Bragg (FBG) . Específicament, es presenta el disseny, la caracterització i la validació experimental de dispositius de detecció codificats personalitzats que es poden dissenyar i fabricar com a dispositius FBG súper estructurats (SSFBG) . L'objectiu d'esta tesi és millorar la capacitat i el rendiment general dels sistemes de detecció òptica basats en sensors FBG convencionals. Per a això, s'han proposat tres metodologies de codificació de dispositius de detecció SSFBG, amb l'objectiu de dotar a cada sensor amb informació addicional útil per a la identificació de cada sensor inclús en condicions de superposició. Un sensor codificat basat en FBGs és una estructura FBG la forma de la qual s'ha adaptat a una paraula-codi ortogonal, de tal manera que la seua longitud d'ona central es pot distingir inequívocament d'altres senyals en l'espectre. El disseny dels sensors SSFBG codificats es realitza modificant l'espectre de reflexió de dispositius FBG multibanda, açò s'aconseguix traduint les paraules-codi ortogonals en els termes d'amplitud i fase dels sensors FBG. La codificació en amplitud dels sensors SSFBG consistix a traduir les paraules-codi extit \textit{"Optical Orthogonal Codewords"} (OOC) , desenrotllades per a sistemes de comunicacions d'accés múltiple per divisió de codi òptic (OCDMA) , en el patró de reflexió dels dispositius. La codificació en amplitud i phase s'ha proposat per mitjà de dos enfocaments diferents: en el primer, paraules-codi d'amplitud i fase personalitzades ($ a_ {k} $, $ f_ {k} $) van ser dissenyades específicament per a exhibir un comportament ortogonal obtingut per la combinació de dos paraules-codi. La tècnica d'interrogació basada en una font dual sintonizable va ser específicament dissenyada per a recuperar el mesurament diferencial dels sensors i descodificar efectivament la seua informació. El segon enfocament utilitza les seqüències \textit{"Discrete Prolate Spheroidal Sequences"} (DPSS), que són seqüències mútuament ortogonals desenrotllades per a sistemes de comunicacions. Es va demostrar l'ús d'estes estructures com a elements de detecció ortogonals amb patrons específics de fase i amplitud. La fabricació i la validació experimental dels dispositius SSFBG proposats es van realitzar per a demostrar el rendiment dels sensors inclusivament en condicions de superposició espectral. La longitud d'ona central dels sensors es recupera amb èxit en les tres metodologies, a més, l'error del sistema de detecció es va caracteritzar en termes dels paràmetres de disseny. / This thesis investigates the application of encoding concepts to the design of optical sensors based on fiber Bragg grating (FBG) devices. Specifically, we present the design, characterization and experimental validation of custom encoded sensing devices that can be designed and manufactured as super-structured FBG (SSFBG) devices. The aim of this thesis is to enhance the capacity and the overall performance of the optical sensing systems based on conventional FBG sensors. To do so, three encoding methodologies of SSFBG sensing devices have been proposed, aiming to endow each sensor with additional information useful to identify each sensor even under overlapping conditions. An encoded FBG-based sensor is a FBG structure whose shape has been tailored after an orthogonal codeword in such a way that their central wavelength can be distinguished unequivocally from other signals in the spectrum. The design of encoded SSFBG sensors is performed by modifying the reflection spectrum of multi-band FBG devices, this is achieved by translating orthogonal codewords into the amplitude and phase terms of the FBG sensors. Amplitude encoding of SSFBG sensors consists in translating the binary optical orthogonal codewords (OOCs), developed for optical-code division multiple-access (OCDMA) communications systems, into the reflection pattern of the devices. Amplitude $\&$ phase encoding has been proposed in two different approaches: in the first one, custom amplitude and phase codewords ($a_{k}$, $f_{k}$) were specifically devised to exhibit orthogonal behavior by combining the two codewords. The dual-wavelength tunable interrogation technique was also specifically designed to retrieve the differential measurement of the sensors and effectively decode their information. The second approach uses the discrete prolate spheroidal sequences (DPSS), which are mutually orthogonal sequences developed for communications systems. We demonstrated the use of this structures as orthogonal sensing elements with definite phase and amplitude patterns. The manufacturing and experimental validation of the proposed SSFBG devices were carried out to prove the overlap-proof performance of the devices. The central wavelength of the sensors is successfully retrieved in the three methodologies, additionally, the error of the sensing system was characterized in terms of the design parameters. / Triana Infante, CA. (2018). Enoding optial FBG sensors to enhance the capacity of optial sensing systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114824 / TESIS

Ingeniera Civil Eléctrica / El proyecto astronómico ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, constituye un gran desafío tecnológico en diversas áreas. Particularmente para los ingenieros dedicados al desarrollo de instrumentación el reto consiste en crear dispositivos de alta precisión, con bajo ruidos y de alta resolución que permitan estudiar el universo más lejano y frío. El primer elemento electrónico que recibe las onda milimétricas y submilimétricas del universo es el receptor heterodino que es el encargado de maximizar su detección, amplicar y propiciar la digitalizacion de la señal. El ingreso de la onda espacial comienza a través de un lentes o conjunto de espejos y un par de filtros infrarrojos para luego llegar hasta la antena tipo bocina que faculta la recepción y conduce la información al resto del sistema. La geometría de esta antena determina el patrón de radiación, los modos transmitidos y el ancho de banda que soportará. Por ello es de suma importancia realizar una adecuada selección de su ángulo de apertura, largo, perfil, tipo y número de corrugaciones para obtener el mejor rendimiento en consideración de las tenues señales que se estudiaran y el espacio constructivo. En esta memoria nos concentraremos en diseñar, simular y medir una antena tipo bocina para el receptor heterodino de la banda 1 de ALMA correspondiente a 33-52 GHz, que cumplía con las propiedades eléctricas de ganancia y forma del haz, así como con las características mecánicas que permitan su fabricación en un solo bloque. Primero se analizó un modelo previo diseñado para la banda de frecuencia 31.3-45 GHz con el fin de conocer la influencia de los parámetros constructivos de la antena. Luego se propusieron 10 modelos con un número menor de corrugaciones cuyo ancho era mayor respecto al modelo original para facilitar el proceso constructivo. Posteriormente mediante el software μWave de Mician, que utiliza la técnicas adaptacion modal, se optimizaron los parámetros físicos de diseño. Esta optimización tomó en consideración tanto su fabricación en un bloque único como los objetivos electromagnéticos deseados. Finalmente tras lograr un modelo que cumplía los objetivos se validaron los resultados mediante el método de elementos finitos utilizando el software HFSS de Ansoft. Se trabajó con una compañía local para fabricar los modelos. Tras la tercera iteración se logró un dispositivo adecuado pero depurable. Se presentan los dos mejores modelos logrados con su caracterización electromagnética, física y detección de errores con su debido análisis de patrones radiativos, pérdidas por reflexión, ancho en la cintura del haz y centro de fase. Los resultados obtenidos son satisfactorios, cumpliendo con los objetivos de diseño propuestos en consideración de los errores detectados que se deben corregir.

Doctor en Ingeniería Eléctrica / El Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) es el observatorio astronómico más grande jamás construido. Se encuentra en el llano de Chajnantor, a una altura de 5.000 metros sobre el nivel del mar en el norte de Chile. Consiste en un conjunto de 66 antenas capaces de detectar fuentes de señal muy débil que nos llegan desde el espacio más profundo. El instrumento de detección en cada antena consiste en 10 receptores heterodinos de doble polarización y de muy alta sensibilidad que cubren la gama de frecuencia entre 30 a 950 GHz. En particular, el receptor de la Banda-1 está diseñado para cubrir la ventana espectral 31 45 GHz. Esta banda dará ayuda a los astrónomos a traer nueva luz en estudios de Anisotropías en el fondo de radiación cósmica, alta resolución del efecto Sunyaev-Zel ' dovich, detectar imágenes de gas de clúster a diferentes redshifts, estudios de lentes gravitacionales y monitoreo y mapeo del medio interestelar frío a intermedio y alto corrimiento al rojo. El objetivo de esta tesis consiste en diseñar y construir un completo sistema óptico para un receptor prototipo de radio astronomía que trabaje entre los 30 a 45 GHz y que cumpla con las especificaciones de la Banda 1 de ALMA. El sistema óptico incluye una lente, una bocina y un transductor Orthomodal de polarizaciones. Cada uno de estos componentes de microondas fueron diseñadas utilizando modelos teóricos existentes y que son bien conocidos, y luego fueron optimizados utilizando un software comercial numérico muy avanzado. Una vez que se encontró el modelo deseado, el dispositivo fue construido y caracterizado. Cada uno de los tres dispositivos que fueron desarrollados y luego construidos en nuestro laboratorio, presenta excelentes prestaciones y de buen acuerdo entre las mediciones experimentales y simulaciones. Además, una parte importante de esta tesis estuvo muy involucrada en el desarrollo y la construcción de una cámara anecoica de campo cercana que fue utilizada para medir los patrones de radiación de la bocina y también del sistema integrado por la bocina y la lente. Los logros más importantes de esta tesis fueron dos. (i) el desarrollo de un diseño de bocina de tipo spline-line muy compacta y que genera patrones de radiación de muy alta calidad. (ii) un separador de polarización ortogonal de señales que es muy compacto y compatible con un gran ancho de banda.

Três métodos geométricos de traçado de raios são desenvolvidos e aplicados num programa de avaliação de sistema ópticos para microcomputadores padrão IBM-PC. O primeiro método corresponde ao traçado paraxial construído a partir do Invariante de Abbe; o segundo método corresponde ao traçado meridional proposto por Rudolf Kingslake; e o terceiro método corresponde ao traçado espacial proposto por Hainz Haferkorn e Volker Tautz. Dentro do programa estão incluídas algumas das representações das aberrações ópticas que caracterizam um sistema óptico centrado. / Three methods of ray tracing are development for use on IBM PC/XT personal computer. The first method is a paraxial ray tracing derived from the invariant Abbe; the second is a meridional ray tracing proposed by Rudolf Kingslake; and the third is a skew ray tracing proposed by Heinz Haferkorn and Volker Tautz . Based on these three methods some optical aberrations are employed to exemplify an optical centered system.