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Na tese apresenta-se a aplicação da Abordagem de Domínio Espectral para o estudo de moduladores eletroópticos integrados com substratos estratificados. As configurações dos moduladores utilizam estruturas de microondas do tipo ondas caminhantes, com seção transversal limitada por paredes condutoras. Os substratos são constituídos por material eletroóptico e camadas dielétricas isotrópicas. A rede de eletrodos planos, utilizada para configurar o campo de modulação, é posicionada em uma interface apropriada do substrato estratificado, e os guias ópticos do tipo canal, estão localizados na camada eletroóptica. A modelagem da interação eletroóptica, para um modulador faixa larga, deve levar em consideração as características de propagação do sinal óptico e do campo elétrico de modulação. Para os guias ópticos obtém-se uma representação análitica para o campo óptico, aplicando-se hipóteses simplificadoras. Por outro lado, o estudo do campo elétrico de modulação, levando-se em consideração os efeitos de dielétricos em multicamadas, da rede de eletrodos com assimetria geométrica e da blindagem elétrica, é realizado através do método de Abordagem de Domínio Espectral. A formulação desenvolvida é aplicada para moduladores com substratos cujos eixos cristalinos são orientados arbitrariamente em relação aos geométricos. Contudo, ênfase especial especial é dedicada aos moduladores que utilizam CPS e CPW com substratos de LiNbO3 ou LiTaO3, com cortes -Z ou -X e buffer-layer de SiO2, por apresentarem grande importância prática. Para moduladores com multi eletrodos, que utilizam um modo de propagação dominante quase-TEM, é apresentado um modelo fundamentado na representação do sinal de modulação através de uma linha de transmissão equivalente. Leva-se em consideração os efeitos do descasamento entre as velocidades dos sinais óptico e de modulação, e os coeficientes de reflexão nas estremidades dos eletrodos. A largura de faixa e a tensão de meia-onda de moduladores são discutidas em detalhes para diversas configurações de interesse prático.

O emprego de sistemas de transmissão óptica de grande capacidade tem-se ampliado de maneira marcante nos últimos anos. A demanda por uma variedade de serviços tem exigido um aumento na largura de faixa que impõe a modulação do feixe óptico por taxas de bits cada vez mais elevadas. A técnica de modulação externa do feixe óptico tem sido uma solução que permite a comunicação em grandes larguras de faixa, através da tecnologia de óptica integrada. Muitos trabalhos têm sido publicados nos últimos anos, procurando sistematizar os métodos de análise e de projeto destes dispositivos. A comparação entre essas publicações mostra a grande dificuldade encontrada na tentativa de se abordarem os problemas que envolvem sinal modulador de freqüência elevada, transmitido em um guia de ondas que utiliza eletrodos de pequenas dimensões tranversais. Neste trabalho, foi feito um estudo dos principais problemas envolvendo o projeto e a análise de desempenho de moduladores eletroópticos em óptica integrada. Estudou-se a influência dos parâmetros geométricos no comportamento desses dispositivos, salientando-se as grandezas responsáveis pela limitação da largura de faixa em altas freqüências. Desenvolveu-se método de cálculo da distribuição do campo modulador em estruturas de múltiplas camadas dielétricas e múltiplos eletrodos e apresentou-se uma abordagem para cálculo das perdas de potência e das características de dispersão. Esta proposta é considerada mais abrangente do que os métodos comumente encontrados na literatura especializada. A maioria das publicações propõem soluções que se aplicam em algumas situações específicas. Os problemas de perda e de dispersão são avaliados a partir da distribuição do campo gerado pelos eletrodos do modulador integrado, levando-se em conta a influência de suas espessuras na distribuição do campo e nas características de propagação. O desenvolvimento teórico foi realizado para uma estrutura com múltiplos condutores e múltiplos dielétricos, com dimensões arbritárias. O tratamento final foi baseado no guia de ondas coplanar, com o qual se garante a propagação de modo único até uma faixa de freqüências bem elevada, determinadas pela geometria do dispositivo.

Este trabalho apresenta um estudo da aplicação de dispositivo multifuncional a óptica integrada em interferômetros de Sagnac a fibra óptica birrefringente. Inicia-se com o estudo teórico de fundamentos em óptica necessários à análise de um interferômetro de Sagnac que utiliza um dispositivo eletroóptico com junção em Y, em substrato em LiNbO3, como dispositivo multifuncional. A dependência da função de transferência do interferômetro com o espectro de potência da fonte de radiação óptica, as características de propagação em fibras ópticas birrefringentes e o dispositivo multifuncional, para várias formas de onda de modulação, foram investigadas teórica e experimentalmente. A formulação desenvolvida resulta em uma compreensível referência sobre a tecnologia de óptica integrada e moduladores eletroópticos, provendo a fundamentação necessária para uma profunda, e em alguns casos original, análise de modulação de fase usando formas de onda senoidal, dente de serra, quadrada, triangular e parabólica. A partir dos resultados desta análise, um arranjo experimental, composto de um interferômetro de Sagnac e de um dispositivo multifuncional a óptica integrada em LINbO3, foi implementado e caracterizado. Os resultados experimentais obtidos encontram-se em boa concordância com as previsões teóricas, e ainda, conclui-se que o dispositivo multifuncional em LiNbO3 permite a implementação de técnicas confiáveis na caracterização de interferômetro de Sagnac a fibra óptica e de circuitos eletrônicos de processamento do sinal interferométrico.

The continuous improvements of optical design tools and manufacturing technologies of free-form optical elements, allow the creation of new complex-shaped lenses that improve the performance of traditional optical systems and make possible new optical applications. The quality of fabrication of complex-shaped lenses depends on the possibility of measurement of the shape along the manufacturing process. Moreover, the measurement of the shape of fabricated lenses is a usual quality control process conducted by the manufacturing industry to ensure the quality of commercial lenses. The measurement of complex-shaped optical surfaces has been usually done with mechanical contact stylus, to get higher resolutions within the larger dynamic range required. However, stylus devices have important drawbacks as a slow measurement speed due to make a point by point measurement, and specially the risk of damage of extremely polished surfaces of the lenses due to the drag of the stylus across them. As opposed to those mechanical contact devices of measurement, there are several non destructive optical techniques like interferometry and deflectometry based on the Shack-Hartmann sensor of spherical microlenses, which are much faster due to make a full-field measurement in a single shot. Despite this advantage, these two techniques have a more limited dynamic range of measurement than stylus devices, which does not allow to measure most complex-shaped lenses. Therefore, solutions to extend the dynamic range of those full-field optical techniques are needed, like changing the conventional Shack-Hartmann’s array of microspheres for an array of more appropriate microlenses and the compensation of the tested lens by means of “inverse” additional optical elements to reduce its complexity. Otherwise, once an optical element has been tested, it is required to finally reconstruct its shape from the discrete data obtained in the measurement. In the lenses’ field, the modal Zernike representation is commonly used to reconstruct the shape. However, to describe complex shapes with steep local changes, zonal representations fit better. Among them, it must be mentioned the B-Spline representation, which is used by the ophthalmic lenses’ manufacturers in the design and modelling of complex progressive surfaces of lenses of this type. The current thesis describes various optical solutions to measure and represent the shape of commercial complex-shaped lenses, particularly applied to progressive addition lenses personalized to the user. The developed solutions are: - It is implemented the B-Spline cubic representation to reconstruct complex wavefronts and get direct information of their local amplitudes, by means of fitting the local wavefront slopes that output from a Shack-Hartmann wavefront sensor. It is compared the fitting quality of B-Spline and circular Zernike representations in a set of simulated wavefronts of different complexity. To quantify the fitting quality in similar conditions as experimentally, two complementary parameters which account for the differences between the reconstructed wavefront and the simulated wavefront with added noise (fitting RMS error) and between the reconstructed wavefront and the simulated wavefront without noise (wavefront RMS error) are used. The fitting quality is analyzed in terms of the degree of Zernike polynomial and in terms of the number of subzones that divides the whole wavefront domain (breakpoints) for the B-Spline representation. - It is developed a Shack-Hartmann wavefront sensor based on a cylindrical microlens array and a proprietary algorithm that processes the line patterns detected, to extend the dynamic range of the conventional Shack-Hartmann sensor of spherical microlenses. After making a conceptual design of the sensor and evaluating the performance of various configurations in terms of the measurement field, spatial resolution, vertical resolution and dynamic range by means of a proprietary ray trace program, two wavefront sensors are built: a first sensor with an unique array of microcylinders placed in a rotary mount that allows positioning the microcylinders in horizontal and vertical directions, and a second more evolved sensor with two equal arrays of microcylinders placed in horizontal and vertical directions, which reaches the same measurement speed as the Shack-Hartmann sensor of spherical microlenses. The sensor is applied to characterize by transmission a set of three different prescriptions commercial progressive addition lenses with designs customized to wearers that move their eyes, their head, and half the eyes and the head when doing a visual task. From the characterization process, the spatially resolved aberrations, the iso-power maps, the iso-cylinder maps and the cylinders’ axis maps of the lenses are obtained. - It is designed and built an active optics system to compensate the wavefront transmitted by complex-shaped lenses. As the active device to make the wavefront compensation, it is used a commercial phase-only modulator based on a parallel-aligned liquid crystal, which has the advantages of a high spatial resolution and an accurate response in open-loop mode. The response is characterized experimentally. As opposed to the abovementioned advantages, the phase modulator has the lack of decreasing its diffraction efficiency as increases the amplitude of the modulated phase. This means that non phase-modulated light, which corresponds to the zero order of diffraction that outputs from the modulator, is superimposed to phase-modulated light of interest. To solve this problem, a pinhole spatial filter that blocks the zero order diffraction light is implemented in the system. The active optics system is proposed as a dynamic null-test to make the quality control of complex-shaped lenses with a reduced cost in time and money over the traditional static null-tests. As a demonstration of the application, an active null-test of a commercial progressive addition lens personalized to the user with distance null power and two dioptres of addition is successfully made. / Las continuas mejoras en las herramientas de diseño óptico y en las tecnologías de fabricación de formas arbitrarias (free-form) de elementos ópticos, permiten el desarrollo de nuevas lentes de formas más complejas, posibilitando nuevas aplicaciones ópticas y mejorando las prestaciones de los sistemas ópticos clásicos. Para la fabricación precisa de lentes de formas complejas es determinante la posibilidad de medida de su forma. Asimismo, la medida final de la forma de lentes fabricadas es un proceso habitual de control de calidad llevado a cabo por la industria fabricante, para garantizar la calidad de las lentes comerciales desarrolladas. La medida de superficies ópticas con formas complejas se ha llevado a cabo, tradicionalmente, con instrumentos de medida por contacto mecánico (stylus), para garantizar buenas resoluciones de medida y abarcar el gran rango dinámico normalmente necesario. No obstante, estos sistemas presentan importantes inconvenientes como la lentitud por ser una medida punto a punto, y especialmente el riesgo de dañado de las superficies extremadamente pulidas de las lentes a causa del contacto y arrastre del stylus. Frente a estos sistemas metrológicos con contacto mecánico, diferentes técnicas no destructivas de tipo óptico como las interferométricas y el sensor Shack-Hartmann clásico de microlentes esféricas, más rápidas al medir la superficie en su conjunto, se han mostrado como buenas alternativas. Aún así, estos dos métodos tienen unos rangos dinámicos de medida más limitados que los de los stylus, lo que típicamente los incapacita para medir lentes de formas complejas. Se hace por tanto necesario desarrollar soluciones para extender el rango dinámico de medida de estas técnicas ópticas de campo completo (full-field), como pueden ser la modificación del sensor Shack-Hartmann convencional de microlentes esféricas por otros tipos de microlentes más apropiados y la compensación previa de la lente a medir mediante la utilización de elementos ópticos “inversos” a ella para reducir su complejidad. Por otra parte, una vez medido un determinado elemento óptico, resulta necesario reconstruir su forma a partir de las medidas discretas obtenidas. En el ámbito de las lentes, la representación modal de polinomios circulares de Zernike es la más utilizada para reconstruir la forma medida. Sin embargo, a la hora de describir formas complejas con cambios locales importantes o formas arbitrarias, las representaciones de tipo zonal resultan más efectivas. Entre ellas, cabe destacar la representación zonal de B-Splines, que es la empleada por la industria oftálmica en el diseño y modelización de las superficies progresivas complejas de lentes de este tipo. La presente tesis describe diversas soluciones ópticas de medida y representación de las características ópticas de lentes comerciales de formas complejas, con particular aplicación a lentes oftálmicas de adición progresiva personalizadas al usuario. Las soluciones desarrolladas son las siguientes: - Se implementa la representación de B-Splines cúbicos para reconstruir frentes de onda complejos y extraer informaciones locales de amplitud, mediante ajuste de las pendientes locales medibles por un sensor de frente de onda de tipo Shack-Hartmann. Se realiza un estudio comparativo de la calidad de la anterior representación y de la representación de Zernike para ajustar diferentes frentes de onda simulados de distinta complejidad, empleándose dos parámetros complementarios para cuantificar la calidad de ajuste, que son el error del frente de onda reconstruido respecto al frente de onda simulado con ruido (error RMS ajuste) y el error del frente de onda reconstruido respecto al frente de onda simulado sin ruido (error RMS frente), de manera que se extraigan conclusiones de la calidad de ajuste en condiciones similares a las experimentales. La calidad de los ajustes se analiza en función del grado del polinomio de Zernike y del número de subzonas de división del dominio del frente de onda (breakpoints) para la representación cúbica de B-Spline. - Se desarrolla un sensor de frente de onda de tipo Shack-Hartmann basado en matrices de microlentes cilíndricas que, junto con un algoritmo de procesado de los patrones de líneas detectados que también se desarrolla, extiende el rango dinámico clásico del sensor Shack-Hartmann equivalente de microlentes esféricas. Una vez realizado el diseño conceptual del sensor y evaluadas las prestaciones metrológicas (campo de medida, resolución espacial, resolución vertical y rango dinámico) de diversas configuraciones del mismo mediante un programa propio de trazado de rayos, se construyen dos sensores: un primer sensor con una única matriz de microcilindros montada sobre un soporte rotador que permite orientar los microcilindros en las direcciones horizontal y vertical, y un segundo sensor más evolucionado con dos matrices de microcilindros horizontales y verticales, que equipara la velocidad de medida con la del sensor Shack-Hartmann convencional de microlentes esféricas. Se aplica el sensor a la caracterización por transmisión de un conjunto de lentes comerciales de adición progresiva personalizadas para personas movedoras de ojos, movedoras de cabeza y movedoras de ojos y cabeza a partes iguales, de tres prescripciones diferentes: OD 0 Ad.2, OD -1 +1 0º Ad.2, y OD -1 +1 135º Ad.2, obteniéndose las aberraciones espacialmente resueltas de las lentes, así como también sus mapas de iso-potencia, de iso-cilindro y de orientación del cilindro. - Se diseña y construye un sistema óptico de compensación activa del frente de onda transmitido por lentes con formas complejas. Como elemento activo de compensación se utiliza un modulador de fase comercial basado en un cristal líquido de moléculas paralelas, que proporciona una modulación pura de la fase (sin modulación de intensidad), una elevada resolución espacial y una respuesta de gran calidad en bucle abierto. La caracterización de dicha respuesta se realiza experimentalmente. En contrapartida a las anteriores ventajas citadas, el modulador presenta un punto débil debido a su naturaleza difractiva, apreciable en forma de un decremento en la eficiencia de difracción para altas amplitudes de modulación de fase, que se traduce en luz parásita no modulada en fase correspondiente al orden cero de difracción que se superpone a la luz modulada en fase de interés. Como solución a este problema se implementa en el sistema un filtro espacial de tipo pinhole que bloquea la luz indeseada de orden cero. El sistema de compensación activa desarrollado se propone como null-test dinámico para el control de calidad de lentes complejas, de manera que suponga una reducción de costes económicos y en tiempo respecto a las convencionales soluciones null-test estáticas. Como demostración del mismo, se lleva a cabo el null-test activo una lente comercial progresiva personalizada con potencia nula de lejos y dos dioptrías de adición.

OBJETIVO: Utilizar a tomografia de coerência óptica (TCO) de domínio Fourier para avaliar as camadas internas da retina de olhos de pacientes com esclerose múltipla (EM) ou neuromielite óptica (NMO), com ou sem história de neurite óptica (NO), e compará-los entre si e com os olhos de controles normais. Investigar a correlação entre os achados da TCO e os achados do campo visual nesse grupo de pacientes. MÉTODOS: Cento e oitenta e dois indivíduos foram estudados incluindo 74 com diagnóstico de EM, 33 com NMO, 30 com mielite transversa aguda longitudinal extensa (MTALE) e 45 controles normais. Todos os indivíduos foram submetidos a exame oftalmológico completo incluindo a perimetria computadorizada e a TCO de domínio Fourier. Os olhos estudados foram divididos em 5 grupos: olhos de pacientes com EM e episódio prévio de neurite óptica (EM-NO) olhos de pacientes com EM sem episódio prévio de neurite óptica (EM-sNO), olhos de pacientes com NMO e história de neurite olhos de pacientes com MTALE e olhos de controles normais. Foram analisadas as seguintes medidas obtidas pela TCO: a espessura da camada de fibras nervosas retiniana (CFNR) peri-papilar, a espessura macular total (EMT) avaliada em 8 setores de acordo com o mapa do \"Early Treatment Diabetes Retinopathy Treatment Trial\" e medidas segmentadas da CFNR na mácula, da camada de células ganglionares (CCG), camada nuclear interna (CNI). Os resultados da perimetria foram avaliados levando em consideração o \" mean deviation ( desvio médio)\" (MD) e os valores de diferentes regiões do campo visual divididos de acordo com a sua correspondência no disco óptico seguindo o mapa de Garway-Heath. A comparação dos achados entre os diferentes grupos foi feita usando modelos \"generalized estimated equations\" (GEE) de tal forma a fazer a compensação pela interdependência dos dois olhos de um mesmo indivíduo. Foram também calculadas e comparadas as áreas sob as áreas sob as curvas ROC (\"Receiver operating characteristics\") nos diferentes grupos. Foram calculadas as correlações de Spearman ou Pearson dependendo da distribuição dos valores. RESULTADOS: Não houve diferença significativa em relação à idade média e à distribuição dos pacientes quanto ao sexo nos 5 grupos estudados. Quando comparados ao grupo controle, os 4 grupos de olhos dos doentes apresentaram a espessura da CFNR peri-papilar e a CFNR macular significativamente menor que as medidas dos controles normais. Em relação à CCG e à EMT, os grupos NMO, EM-NO e EM-sNO apresentaram espessura estatisticamente menor que os controles enquanto que no grupo MTALE esta diferença não foi evidenciada. Quando a CNI foi estudada não houve diferença entre os controles e os 2 grupos com EM, enquanto que os grupos NMO e MTALE apresentaram espessura estatisticamente maior que os controles. Os dois grupos com história prévia de NO (NMO e EM-NO) apresentaram a espessura da CFNR peri-papilar e macular, da CCG e da EMT menores do que seus grupos correspondentes sem história prévia de NO (respectivamente MTALE e EM-sNO). Quando os grupos NMO e EM-NO foram comparados entre si não houve diferença de espessura em nenhuma camada exceto na CNI onde o grupo NMO foi estatisticamente mais espesso. Houve correlação entre os achados do TCO e aqueles da campimetria para ambas as doenças e esta correlação foi maior na NMO do que na EM, em especial quando a EMT foi o parâmetro do TCO utilizado na comparação. CONCLUSÕES: A TCO é capaz de demonstrar a perda neural nos doentes com EM ou NMO e evidencia perda neural subclínica tanto em olhos com MTALE como em pacientes com EM, sem história de NO prévia e demonstra aumento da CNI nos olhos de pacientes com NMO ou MTALE. Além do já conhecido mecanismo de lesão do nervo óptico por desmielinização o fato da CNI estar alterada no espectro NMO mostra que outros processos podem estar envolvidos na patogênese destas doenças e que esta camada pode ajudar na diferenciação entre as duas doenças, EM e NMO / PURPOSE: To evaluate, by the using of Fourier domain optical coherence tomography (OCT) the retinal inner layers of eyes with or without previous history of optic neuritis (ON) in multiple sclerosis (MS) or neuromyelitis optica (NMO) patients and compare them with normal controls. To investigate the correlation between the OCT and the visual field fidings. METHODS: One hundred two subjects were studied, 74 diagnosed as MS, 33 as NMO, 30 as longitudinally extensive transverse myelitis (LETM) and 45 nolmal controls. All patients were submitted to a complete ophthalmic evaluation including automated perimetry and Fourier domain OCT. The studied eyes were divided in 5 groups: eyes of MS patients with previous episodes of optic neuritis (MS-ON, group 1), eyes of MS patients without previous episodes of optic neuritis (MS-nON, group 2), eyes of NMO patients (group 3), eyes of LETM patients (group 4) and eyes of normal controls (group 5). The retinal layers measured by OCT were from the optic nerve, peri-papillary retinal nerve fiber layer (RNFL) and from the macula: the total macular thickness (TMT), which was sub-divided in 8 sectors according to \"Early treatment diabetic retinopathy study\", and the segmented inner macula layers, RNFL, ganglion cell layer (CGL) and inner nuclear layer (INL). Regard to automated perimetry we analyzed the \"mean deviation\" (MD) and different sectors of the visual field according to their correspondence to Garway-Heath optic nerve map. Generalized estimation equation (GEE) models accounting for age and within-patient, inter-eye correlations, were used to compare the results among different groups. We also compare the area under ROC (receiver operating charactheristics) curve among the different groups. We also compute either Spearman or Pearson correlation according to values distributions. RESULTS: There was no statistical difference among the groups regard to sex or mean age. All 4 diseased groups presented peri-papillary RNFL and macular RNFL thicknesses statistically thinner than normal controls. Regarding to GCL thickness and TMT, the NMO, MS-ON and MS-nON groups were statistically thinner than controls, on the other hand the LETM group was not statistically different. When the INL thickness was studied, there was no statistical difference between controls and both MS groups, whereas the NMO and LETM groups were statistically thicker than controls. Both groups with previous history of ON (NMO and MS-ON) presented peri-papillary RNFL, macular RNFL, GCL and TMT thinner than theirs corresponding groups without previous history of ON (LETM and MS-nON, respectively). When NMO and MS-ON were compared, there was no statistical difference in any layer, except the INL, which was thicker in NMO group. There was statistical correlation between OCT and automated perimetry findings for both, MS and NMO, diseases and the correlation was bigger in NMO, particularly when TMT was the OCT parameter used. CONCLUSION: The OCT is able to demonstrate the neural loss in MS and NMO patients and it also shows sub-clinical neural loss in LETM and MS-nON patients. Besides the already known mechanism of optic nerve injury caused by demyelination, the presence of a abnormal INL in the NMO and LETM patients suggest that different processes may be involved in the pathogenesis of these diseases and also that the INL may help differentiating between NMO and MS

OBJETIVO: Utilizar a tomografia de coerência óptica (TCO) de domínio Fourier para avaliar as camadas internas da retina de olhos de pacientes com esclerose múltipla (EM) ou neuromielite óptica (NMO), com ou sem história de neurite óptica (NO), e compará-los entre si e com os olhos de controles normais. Investigar a correlação entre os achados da TCO e os achados do campo visual nesse grupo de pacientes. MÉTODOS: Cento e oitenta e dois indivíduos foram estudados incluindo 74 com diagnóstico de EM, 33 com NMO, 30 com mielite transversa aguda longitudinal extensa (MTALE) e 45 controles normais. Todos os indivíduos foram submetidos a exame oftalmológico completo incluindo a perimetria computadorizada e a TCO de domínio Fourier. Os olhos estudados foram divididos em 5 grupos: olhos de pacientes com EM e episódio prévio de neurite óptica (EM-NO) olhos de pacientes com EM sem episódio prévio de neurite óptica (EM-sNO), olhos de pacientes com NMO e história de neurite olhos de pacientes com MTALE e olhos de controles normais. Foram analisadas as seguintes medidas obtidas pela TCO: a espessura da camada de fibras nervosas retiniana (CFNR) peri-papilar, a espessura macular total (EMT) avaliada em 8 setores de acordo com o mapa do \"Early Treatment Diabetes Retinopathy Treatment Trial\" e medidas segmentadas da CFNR na mácula, da camada de células ganglionares (CCG), camada nuclear interna (CNI). Os resultados da perimetria foram avaliados levando em consideração o \" mean deviation ( desvio médio)\" (MD) e os valores de diferentes regiões do campo visual divididos de acordo com a sua correspondência no disco óptico seguindo o mapa de Garway-Heath. A comparação dos achados entre os diferentes grupos foi feita usando modelos \"generalized estimated equations\" (GEE) de tal forma a fazer a compensação pela interdependência dos dois olhos de um mesmo indivíduo. Foram também calculadas e comparadas as áreas sob as áreas sob as curvas ROC (\"Receiver operating characteristics\") nos diferentes grupos. Foram calculadas as correlações de Spearman ou Pearson dependendo da distribuição dos valores. RESULTADOS: Não houve diferença significativa em relação à idade média e à distribuição dos pacientes quanto ao sexo nos 5 grupos estudados. Quando comparados ao grupo controle, os 4 grupos de olhos dos doentes apresentaram a espessura da CFNR peri-papilar e a CFNR macular significativamente menor que as medidas dos controles normais. Em relação à CCG e à EMT, os grupos NMO, EM-NO e EM-sNO apresentaram espessura estatisticamente menor que os controles enquanto que no grupo MTALE esta diferença não foi evidenciada. Quando a CNI foi estudada não houve diferença entre os controles e os 2 grupos com EM, enquanto que os grupos NMO e MTALE apresentaram espessura estatisticamente maior que os controles. Os dois grupos com história prévia de NO (NMO e EM-NO) apresentaram a espessura da CFNR peri-papilar e macular, da CCG e da EMT menores do que seus grupos correspondentes sem história prévia de NO (respectivamente MTALE e EM-sNO). Quando os grupos NMO e EM-NO foram comparados entre si não houve diferença de espessura em nenhuma camada exceto na CNI onde o grupo NMO foi estatisticamente mais espesso. Houve correlação entre os achados do TCO e aqueles da campimetria para ambas as doenças e esta correlação foi maior na NMO do que na EM, em especial quando a EMT foi o parâmetro do TCO utilizado na comparação. CONCLUSÕES: A TCO é capaz de demonstrar a perda neural nos doentes com EM ou NMO e evidencia perda neural subclínica tanto em olhos com MTALE como em pacientes com EM, sem história de NO prévia e demonstra aumento da CNI nos olhos de pacientes com NMO ou MTALE. Além do já conhecido mecanismo de lesão do nervo óptico por desmielinização o fato da CNI estar alterada no espectro NMO mostra que outros processos podem estar envolvidos na patogênese destas doenças e que esta camada pode ajudar na diferenciação entre as duas doenças, EM e NMO / PURPOSE: To evaluate, by the using of Fourier domain optical coherence tomography (OCT) the retinal inner layers of eyes with or without previous history of optic neuritis (ON) in multiple sclerosis (MS) or neuromyelitis optica (NMO) patients and compare them with normal controls. To investigate the correlation between the OCT and the visual field fidings. METHODS: One hundred two subjects were studied, 74 diagnosed as MS, 33 as NMO, 30 as longitudinally extensive transverse myelitis (LETM) and 45 nolmal controls. All patients were submitted to a complete ophthalmic evaluation including automated perimetry and Fourier domain OCT. The studied eyes were divided in 5 groups: eyes of MS patients with previous episodes of optic neuritis (MS-ON, group 1), eyes of MS patients without previous episodes of optic neuritis (MS-nON, group 2), eyes of NMO patients (group 3), eyes of LETM patients (group 4) and eyes of normal controls (group 5). The retinal layers measured by OCT were from the optic nerve, peri-papillary retinal nerve fiber layer (RNFL) and from the macula: the total macular thickness (TMT), which was sub-divided in 8 sectors according to \"Early treatment diabetic retinopathy study\", and the segmented inner macula layers, RNFL, ganglion cell layer (CGL) and inner nuclear layer (INL). Regard to automated perimetry we analyzed the \"mean deviation\" (MD) and different sectors of the visual field according to their correspondence to Garway-Heath optic nerve map. Generalized estimation equation (GEE) models accounting for age and within-patient, inter-eye correlations, were used to compare the results among different groups. We also compare the area under ROC (receiver operating charactheristics) curve among the different groups. We also compute either Spearman or Pearson correlation according to values distributions. RESULTS: There was no statistical difference among the groups regard to sex or mean age. All 4 diseased groups presented peri-papillary RNFL and macular RNFL thicknesses statistically thinner than normal controls. Regarding to GCL thickness and TMT, the NMO, MS-ON and MS-nON groups were statistically thinner than controls, on the other hand the LETM group was not statistically different. When the INL thickness was studied, there was no statistical difference between controls and both MS groups, whereas the NMO and LETM groups were statistically thicker than controls. Both groups with previous history of ON (NMO and MS-ON) presented peri-papillary RNFL, macular RNFL, GCL and TMT thinner than theirs corresponding groups without previous history of ON (LETM and MS-nON, respectively). When NMO and MS-ON were compared, there was no statistical difference in any layer, except the INL, which was thicker in NMO group. There was statistical correlation between OCT and automated perimetry findings for both, MS and NMO, diseases and the correlation was bigger in NMO, particularly when TMT was the OCT parameter used. CONCLUSION: The OCT is able to demonstrate the neural loss in MS and NMO patients and it also shows sub-clinical neural loss in LETM and MS-nON patients. Besides the already known mechanism of optic nerve injury caused by demyelination, the presence of a abnormal INL in the NMO and LETM patients suggest that different processes may be involved in the pathogenesis of these diseases and also that the INL may help differentiating between NMO and MS

El trabajo se enmarca dentro del estudio de ciertas propiedades ópticas con vistas a su inclusión en el diseño de dispositivos de conmutación de señales ópticas. En particular se ha prestado atención a los medios que exhiben no linealidad de segundo orden, denominada comúnmente tipo Kerr. Este tipo de medios pueden ser explotados en la actualidad por dos motivos principales: primero, debido a los avances tecnológicos en crecimiento de capas delgadas y en la fabricación de guías de onda dieléctricas por diferentes técnicas, en función del tipo de material utilizado y de su particular estructura cristalina. Y en segundo lugar, por la posibilidad de contar con fuentes intensas de luz miniaturizadas, como son los diodos láser de media (o alta) potencia. La conmutación de señales de información óptica mediante señales de control también ópticas (all-optical switching) significaría un avance de grandes consecuencias tanto en el propio campo de las comunicaciones ópticas como en el más nuevo de la computación óptica. El dispositivo al que se le ha prestado particular atención en la Tesis ha sido el acoplador direccional no lineal (NLDC, non-linear directional coupler), debido a su sencillez y a su potencial versatilidad. Se ha desarrollado un modelo de modos acoplados con un término perturbativo no lineal, para obtener una visión general de los modos de funcionamiento del acoplador. Se elaboró una herramienta de simulación para corroborar los resultados y, finalmente, se propuso un modo particular de funcionamiento como puerta lógica AND, haciendo un esbozo de la relación existente entre los parámetros físicos del sistema y los parámetros externos de la puerta. / This work may be framed within the design of optical switching devices, by means of the use of certain special properties of some optical materials. Particular interest has arisen with respect to the non-linear media exhibiting the Kerr effect. This effect is known from many years ago, but solely now it could be exploited, due to two main reasons. First, the actual advances in fabrication of optical waveguides by means of a wide fan of different techniques, depending of the specific type of materials used. And second, due to the current easy availability of miniaturized intense light sources, namely, the medium or high-power laser diodes. Switching information optical signals by means of other optical control signals, the so called all-optical switching, would mean a technological advance with enormous consequences in the field of optical communications and in the new area of optical computing. Along this work special attention has been drawn to the non linear directional coupler (NLDC), which is probably one of the most versatile devices in non-linear guided optics. An analytical study was performed by means of the coupled-mode theory, in which the non-linearity was added as a perturbative term. This study let to establish clearly the different running modes of the device. Results were tested with a simulation tool, based on the well-known split-step technique. Finally a particular design to implement an AND logic gate has been proposed, where the physical parameters of the NLDC were related with the external figures of the logical gate.

El presente informe consiste en la descripción detallada de un Sistema de Supervisión de Fibra Óptica (RFTS), el cual, es un sistema automático y centralizado. Gestiona sus elementos remotos de prueba y medición (RTUs), mediante una base de datos centralizada de la información de todos los elementos del sistema y de las redes de fibra óptica configuradas para su supervisión. Asimismo, posee para la interfase de usuario, un software aplicativo (Fiber Visor) para la detección y administración de las alarmas detectadas en los enlaces ópticos monitoreados.

Neste trabalho foram estudadas duas composições vítreas, a saber: 30PbF2 - 15InF3 - 20GaF3 - 15ZnF2 - 20CaF2, chamada fluoroindogalato e 41,5Al2O3 - 47,4CaO - 7SiO2 - 4,1MgO, chamada LSCA ( do inglês Low Silica content Calcium Aluminate). A matriz de fluoroindogalato foi dopada com dois conjuntos de íons terras-raras: Tm3+ + Ho3+ e Er3++Yb3+, enquanto que a matriz LSCA foi dopada apenas com os íons Er3+:Yb3+. O objetivo do trabalho foi a caracterização destas matrizes como possíveis meios ativos para laser de estado sólido nas regiões de 2,0 µm (Ho3+) e 2,8µm (Er3+). Neste sentido, foram realizados os experimentos de absorção óptica, fotoluminescência e tempo de vida. A partir dos dados obtidos, foram calculados os parâmetros de intensidade de Judd-Ofelt, os microparâmetros de transferência de energia e o coeficiente de ganho óptico das transições eletrônicas 5I7→ 5I8 (Ho3+) e 4I11/2→ 4I13/2 (Er3+). A contribuição deste trabalho a espectroscopia de terras-raras em vidros está na caracterização destes íons em termos dos parâmetros de transferência de energia via os modelos de Dexter e Yokota e Tanimoto. Haja vista que tais dados não se encontram disponíveis na literatura especializada. Os resultados mostraram que ocorrem processos de transferência de energia de ordem mais alta que dipolo-dipolo nas interações Tm3+→ Tm3+ e Tm3+→ Ho3+. A transição 5I7 → 5I8 do Ho3+ apresenta coeficiente de ganho óptico positivo a partir da densidade de excitação de 1,2 kW/cm2. Os processos de transferência de energia Er3+→ Er3+ e Er3+→ Yb3+ ocorrem via mecanismo de dipolo-dipolo e a transição 4I11/2→ 4I13/2 do Er3+ não é auto-terminada na matriz de fluoroindogalato. O coeficiente de ganho óptico para esta transição é sempre positivo para qualquer densidade de excitação. . A matriz LSCA apresenta auto-terminação da transição 4I11/2→ 4I13/2 do Er3+, sendo portanto, necessária a inserção dos mecanismos de upconversion para a observação de ganho óptico nesta transição eletrônica / In this work two vitreous compositions were studied, that are: fluoroindogalate (30PbF2 - 15InF3 - 20GaF3 - 15ZnF2 - 20CaF22) and LSCA (41,5Al2O3 - 47,4CaO - 7SiO2 - 4,1MgO) - Low Silica Content Calcium Aluminates. The fluoroindogalate host was doped with two sets of rare earth ions: Tm3+ + Ho3+ and Er3++Yb3+, whereas the LSCA host was only doped with Er3+ and Yb3+ ions. The aim of the work was the characterization of these hosts as possible active media for solid state lasers in the spectral regions of 2,0 µm (Ho3+) and 2,8µm (Er3+). In this sense, optical absorption, photoluminescence and lifetime experiments were performed. From the resulting data, Judd-Ofelt intensity parameters, energy transfer microparameters and the electronic transitions 5I7→ 5I8 (Ho3+) and 4I11/2→ 4I13/2 (Er3+) optical gain coefficients were calculated. This work\'s contribution to the rare earth spectroscopy lies in the characterization of such ions in terms of the energy transfer parameters using the Dexter, and Yokota and Tanimoto models considering that these data are not available in the specialized literature. The results have shown that higher than dipole-dipole order processes occur in the interactions Tm3+→ Tm3+ and Tm3+→ Ho3+. The Ho3+ 5I7→ 5I8 transition presents positive optical gain coefficient starting from the excitation density of 1.2 kW/cm2. The energy transfer processes Er3+→ Er3+ and Er3+→ Yb3+ occur via dipole-dipole mechanism and the Er3+ 4I11/2→ 4I13/2 transition is not auto terminated in the fluoroindogalate host. The optical gain coefficient for this transition is always positive for any excitation density. The LSCA host presents auto termination of the Er3+ 4I11/2→ 4I13/2 making it necessary the insertion of upconversion mechanisms for the observation of the optical gain in this electronic transition