Spelling suggestions: "subject:"algoritmos dde optimización"" "subject:"algoritmos dee optimización""
1 |
Propuesta y análisis de metodologías para la evaluación de recursos hídricos mediante modelos precipitación-escorrentíaGarcía Romero, Liliana 26 October 2020 (has links)
[ES] La evaluación de los recursos hídricos es una pieza clave para la solución sostenible de problemas que la sociedad enfrenta día con día relacionados con la disponibilidad del agua. Para distribuir los recursos disponibles en una región y gestionarlos correctamente, dada su distribución tanto espacial como temporalmente errática, es necesario primero cuantificarlos y posteriormente definir planes de actuación. Es así, que la evaluación de recursos hídricos es considerada como el punto de partida para la planificación y la gestión del agua, y la base para el análisis del impacto de fenómenos como las sequías y el cambio climático. Por todo lo anterior, la evaluación de recursos hídricos debe ser un instrumento confiable que dé fortaleza en la toma de decisiones; ya que, si la base no es lo suficientemente robusta, las decisiones tomadas a partir de ella tampoco serán fiables. El principal instrumento utilizado para la evaluación de recursos hídricos son los modelos hidrológicos, ya que permiten el análisis del ciclo del agua a escala de cuenca a través de expresiones matemáticas. La modelación hidrológica ha sido utilizada con otros propósitos además de la evaluación de recursos hídricos, el más recurrido: la predicción y control de crecidas, cuya metodología y estudios de casos son muy extensos en la literatura. No obstante, ante el problema de la evaluación de recursos hídricos, las referencias en la literatura suelen ser escasas y más aún, cuando los sistemas son complejos y han sufrido alteraciones de origen antrópico que modifican su estado natural invalidando la aplicación directa de los modelos hidrológicos para este fin. En esta investigación se analizan y proponen metodologías específicas para las diferentes casuísticas presentes en la evaluación de recursos hídricos: en sistemas naturales, sistemas regulados con altos índices de explotación y sistemas que presenten una fuerte influencia de la componente subterránea. La propuesta demanda el uso acoplado de modelos precipitación-escorrentía (MPE); por un lado, con un modelo de simulación de la gestión (MSG), y por el otro, con un modelo distribuido para la simulación de acuíferos. Este planteamiento permite cuantificar los recursos disponibles en la cuenca tomando en cuenta las interacciones que suceden entre los elementos del sistema, permitiendo que procesos como el de la restitución de caudales a régimen natural no sean estrictamente necesarios. Para su análisis fueron seleccionados tres casos de estudio representativos, uno por cada tipo de problema. Los sistemas no regulados están representados por nueve cuencas de cabecera distribuidas en el sistema de explotación del Duero y el Júcar, seleccionadas cuidadosamente en función sus características hidrológicas y la calidad de la información disponible. La propuesta desarrollada para los sistemas regulados se aplicó al sistema de explotación del Júcar caracterizado por presentar una gran capacidad de regulación y altos índices de explotación. Finalmente, uno de los casos más complejos donde la componente subterránea juega un papel fundamental en la evaluación de los recursos hídricos es la cabecera del Guadiana, donde hasta la actualidad se siguen sufriendo las consecuencias de una mala gestión y un total desconocimiento de las interacciones que suceden en el sistema. Como una de las aportaciones destacadas de esta investigación, se presenta el desarrollo de una aplicación informática para la calibración de MPE, compatible con las herramientas utilizadas en la evaluación de recursos hídricos en cualquiera de los casos presentados. En síntesis, esta tesis doctoral recoge una propuesta científico-técnica completa para enfrentar el problema de la evaluación de recursos hídricos a través de la modelación hidrológica, abordando todo el abanico de posibles problemáticas presentes en los sistemas de recursos hídricos.
Además, propone un uso concatenado de técnicas informáticas que
permiten aplicar las metodologías propuestas y los modelos de simulación
implementados, todo esto incluido dentro de un Sistema Soporte a la
Decisión (AQUATOOL). / [EN] Water resources assessment is a key to the sustainable solution of problems that society faces everyday related to water availability. In order to distribute the available resources in a region and manage them properly, given their erratic spatial and temporal distribution, it is necessary first to quantify them and then to define action plans. Hence, water resources assessment is considered as the starting point for water planning and management, and the basis for the analysis of the impact of phenomena such as droughts and climate change. For all these reasons, water resources assessment must be a reliable instrument that provides strength in decision-making. If the basis is not sufficiently robust, the decisions taken based on it will not be reliable either. The main approach to water resources assessment is through hydrological models, since they allow the analysis of the water cycle on a basin scale with mathematical expressions. Hydrological modeling has been used for other purposes besides water resources assessment, being the most commonly used forecasting and flood control, whose methodology and case studies are very extensive in the literature. Nevertheless, faced with the problem of water resources assessment, the literature references are often scarce and even more so when the systems are complex and have suffered alterations of anthropic origin that modify their natural state, invalidating the direct application of hydrological models for this purpose. This research analyses and proposes specific methodologies for the different case studies in water resources assessment: natural systems, regulated systems with high exploitation rates and systems with strong groundwater component influence. The proposal requests the coupled use of rainfall-runoff models (RRM). On one side, with a management simulation model, and on the other side with a distributed model for the simulation of aquifers. This approach allows quantifying the available resources in the basin by taking into account the interactions that occur between the elements of the system, allowing processes as that of the restitution of flows to natural regime are not strictly necessary. Three representative case studies were selected for analysis, one for each type of problem. The non-regulated systems are represented by nine headwater basins distributed in the Duero and Jucar exploitation system, carefully selected according to their hydrological characteristics and the quality of the available information. The proposal developed for the regulated systems was applied to the Júcar exploitation water system, which is characterized by a great capacity for regulation and high exploitation rates. Finally, one of the most complex cases where the groundwater component plays a key role in the evaluation of water resources is the headwaters of the Guadiana basin, where to this day the consequences of poor management and a total lack of knowledge of the interactions that occur in the system persist. a computer application for the calibration of RRM, compatible with the tools used in the water resources assessment in any of the cases presented. In summary, this PhD thesis includes a complete scientific-technical proposal to face the problem of water resources assessment through hydrological modelling, addressing the whole range of possible problems present in water resources systems.
Furthermore, it proposes
a combined use of computer techniques that allow the application of the
proposed methodologies and the implemented simulation models, all
this included within a Decision Support System (AQUATOOL). / [CA] L'avaluació dels recursos hídrics és una peça clau per a la solució sostenible de problemes que la societat afronta dia amb dia relacionats amb la disponibilitat de l'aigua. Per a distribuir els recursos disponibles en una regió i gestionar-los correctament, donada la seua distribució tant espacial com temporalment erràtica, és necessari primer quantificar-los i posteriorment definir plans d'actuació. És així, que l'avaluació de recursos hídrics és considerada com el punt de partida per a la planificació i la gestió de l'aigua, i la base per a l'anàlisi de l'impacte de fenòmens com les sequeres i el canvi climàtic. Per tot l'anterior, l'avaluació de recursos hídrics ha de ser un instrument confiable que done fortalesa en la presa de decisions; ja que, si la base no és prou robusta, les decisions preses a partir d'ella tampoc seran fiables. El principal instrument utilitzat per a l'avaluació de recursos hídrics són els models hidrològics, ja que permeten l'anàlisi del cicle de l'aigua a escala de conca a través d'expressions matemàtiques. La modelació hidrològica ha sigut utilitzada amb altres propòsits a més de l'avaluació de recursos hídrics, el més recorregut: la predicció i control de crescudes, la metodologia i estudis de casos de la qual són molt extensos en la literatura. No obstant això, davant del problema de l'avaluació de recursos hídrics, les referències en la literatura solen ser escasses i més encara, quan els sistemes són complexos i han patit alteracions d'origen antròpic que modifiquen el seu estat natural invalidant l'aplicació directa dels models hidrològics per a este fi. En esta investigació s'analitzen i proposen metodologies específiques per a les diferents casuístiques presents en l'avaluació de recursos hídrics: en sistemes naturals, en sistemes regulats amb alts índexs d'explotació i sistemes que presenten una forta influència de la component subterrània. La proposta demanda l'ús acoblat de models precipitació-escolament (MPE) ; d'una banda, amb un model de simulació de la gestió, i per l'altre, amb un model distribuït per a la simulació d'aqüífers. Este plantejament permet quantificar els recursos disponibles en la conca tenint en compte les interaccions que hi ha entre els elements del sistema, permetent que processos com el de la restitució de cabals a règim natural no siguen estrictament necessaris. Per a la seua anàlisi van ser seleccionats tres casos d'estudi representatius, u per cada tipus de problema. Els sistemes no regulats estan representats per nou conques de capçalera distribuïdes en el sistema d'explotació del Duero i el Xúquer, seleccionades cuidadosament en funció les seues característiques hidrològiques i la qualitat de la informació disponible. La proposta desenvolupada per als sistemes regulats es va aplicar al sistema d'explotació del Xúquer caracteritzat per presentar una gran capacitat de regulació i alts índexs d'explotació. Finalment, un dels casos més complexos on la component subterrània juga un paper fonamental en l'avaluació dels recursos hídrics és la capçalera del Guadiana, on fins a l'actualitat es continuen patint conseqüències degut a una mala gestió i un total desconeixement de les interaccions que es donen en el sistema. Com una de les aportacions destacades d'esta investigació, es presenta el desenvolupament d'una aplicació informàtica per a la calibració de MPE, compatible amb les ferramentes emprades en l'avaluació de recursos hídrics en qualsevol dels casos presentats. En síntesi, esta tesi doctoral arreplega una proposta cientificotècnica completa per a afrontar el problema de l'avaluació de recursos hídrics a través de la modelació hidrològica, abordant totes les possibles problemàtiques presents en els sistemes de recursos hídrics. A més, proposa un ús concatenat de tècniques informàtiques que permeten aplicar les metodologies proposades i els models de simulació implementats, tot açò inclòs dins d'un Sistema de Suport a la Decisió (AQUATOOL). / Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACyT) y a la Secretaría de Innovación, Ciencia y Desarrollo Tecnológico del Estado de Michoacán (SICDET) por el financiamiento otorgado para la realización de mis estudios de doctorado. / García Romero, L. (2020). Propuesta y análisis de metodologías para la evaluación de recursos hídricos mediante modelos precipitación-escorrentía [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153150
|
2 |
Estudio y optimización del consumo energético del ferrocarril mediante redes neuronales y algoritmos heurísticosMartínez Fernández, Pablo 07 January 2020 (has links)
[ES] El transporte es una actividad fundamental en las sociedades modernas, pero también es uno de los sectores que más contribuye al consumo energético y a las emisiones. El ferrocarril es uno de los medios de transporte más eficientes, pero todavía existe un margen de mejorar para reducir su consumo energético y aumentar su sostenibilidad. Uno de los modos más efectivos para lograr esto, especialmente en ferrocarriles de ámbito urbano, es mediante la optimización de marchas.
Existen muchos estudios que afrontan este problema a través de la simulación y el uso de algoritmos que identifican perfiles de conducción eficiente bajo múltiples escenarios. En este contexto, el propósito de la tesis doctoral es contribuir al conocimiento de las herramientas empleadas para estudiar el consumo energético en el ferrocarril de ámbito urbano, centrándose por un lado en estudiar el posible uso de redes neuronales como instrumento de simulación, y por otro lado llevando a cabo una comparativa sistemática de algunos de los algoritmos meta-heurísticos de optimización más usados.
Para ello, se ha desarrollado un simulador de marchas combinado con una red neuronal, el cual parte de una serie de comandos que representan la salida del sistema ATO, y calcula el correspondiente perfil de velocidad, tiempo de viaje y consumo energético. El simulador ha sido validado con datos reales medidos en la red de metro de Valencia, con un error medio del 2,87% en la estimación de tiempo y del 3,62% en la estimación de la energía. Mediante este simulador se han calculado más de 5.800 combinaciones de comandos ATO para 32 tramos de la red de metro de Valencia (considerando ambos sentidos de circulación) y se han calculado los frentes de Pareto reales para cada caso.
A partir de aquí, se han aplicado cinco algoritmos meta-heurísticos (NSGA-II, MOPSO, SPEA-II, MOEA-D y MOACOr) para obtener conjuntos de soluciones no-dominadas en cada uno de los 64 casos de estudio, y se ha evaluado el grado de convergencia, regularidad y diversidad de cada conjunto de soluciones con una serie de métricas, aplicando un análisis estadístico para detectar diferencias significativas. Se ha observado que los cinco algoritmos ofrecen resultados similares en términos de convergencia y regularidad, pero que el algoritmo MOPSO destaca significativamente en términos de diversidad (y, en menor medida, el algoritmo SPEA-II), siendo el algoritmo más habitual (NSGA-II) el que peor resultados presenta en este sentido. Estos resultados pretenden ofrecer una cierta guía para escoger algoritmos más efectivos en futuros estudios de optimización de marchas ferroviarias. / [CA] El transport és una activitat fonamental en les societats modernes, però també és un dels sectors que més contribueix al consum energètic i a les emissions. El ferrocarril és un dels mitjans de transport més eficients, però encara hi ha marge per a reduir el seu consum energètic i augmentar la seua sostenibilitat. Un dels modes més efectius per a fer això, especialment en ferrocarrils d'àmbit urbà, es mitjançant l'optimització de marxes.
N'hi ha molts estudis que afronten aquest problema mitjançant la simulació i l'ús d'algoritmes que identifiquen perfils de conducció eficient baix múltiples escenaris. En aquest context, el propòsit d'aquesta tesi doctoral és contribuir al coneixement de les eines utilitzades per a estudiar el consum energètic en el ferrocarril d'àmbit urbà, centrant-se, per una banda, en estudiar l'ús de xarxes neuronals com a instrument de simulació, i per altra fent una comparació sistemàtica d'alguns dels algoritmes meta-heurístics més utilitzats.
Per a fer això, s'ha desenvolupat un simulador de marxes combinat amb una xarxa neuronal que, partint d'uns comandaments que representen l'eixida del sistema ATO, calcula el corresponent perfil de velocitats, temps de viatge i consum energètic. El simulador ha estat validat amb dades reals mesurades en la xarxa de metro de València, amb un error mitjà del 2,8% en l'estimació del temps i del 3,62% en l'estimació de l'energia. Mitjançant aquest simulador s'han calculat més de 5.800 combinacions de comandaments ATO per a 32 trams de la xarxa de metro de València (considerant ambdós sentits de circulació), i s'han calculat els fronts de Pareto reials per a cada cas.
A partir d'ací, s'han aplicat cinc algoritmes meta-heurístics (NSGA-II, MOPSO, SPEA-II, MOEA-D i MOACOr) per a obtindre conjunts de solucions no-dominades en cadascú dels 64 casos d'estudi, i s'ha avaluat el grau de convergència, regularitat i diversitat de cada conjunt de solucions amb una sèrie de mètriques, aplicant un anàlisi estadístic per a detectar diferències significatives. S'ha observat que els cinc algoritmes ofereixen resultats similars pel que fa a convergència i regularitat, però que l'algoritme MOPSO destaca significativament pel que fa a diversitat (i, en menor grau, l'algoritme SPEA-II), mentre que l'algoritme més habitual (NSGA-II) és el que dona pitjor resultats en aquest sentit. Aquestos resultats pretenen oferir una mena de guia per a escollir algoritmes més efectius en futurs estudis d'optimització de marxes ferroviàries. / [EN] Transport is one of the most fundamental activities of modern societies, but it is also one of the sectors with higher energy consumption and associated emissions. Railways are one of the most efficient transport means, but there is still margin to reduce their energy consumption and to improve their sustainability. One of the most effective ways to do so, particularly in urban railways, is to optimise speed profiles.
Several studies focus on this problem by using simulation and algorithms to identify efficient speed profiles under different scenarios. In this context, the main objective of this doctoral thesis is to contribute to the knowledge regarding tools used to study railways energy consumption in urban railways. The thesis focuses, on the one hand, on studying the potential use of neural networks as simulation tools. On the other hand, the thesis carries out a systematic comparison between a few of the most used meta-heuristic optimisation algorithms.
Hence, a driving simulator combined with a neural network has been developed. This simulator takes a set of commands, which represent the output of the ATO system, and calculates the corresponding speed profile, travel time and energy consumed. The simulator has been validated using real data measured in the Valencia metro network, with an average error of 2.87% (time estimation) and 3.62% (energy estimation). Using this simulator, more than 5,800 combinations of ATO commands have been simulated in 32 inter-station stretches selected from the Valencia metro network (considering both directions of travel) and the corresponding real Pareto fronts have been calculated.
Afterwards, five meta-heuristic algorithms (NSGA-II, MOPSO, SPEA-II, MOEA-D and MOACOr) have been used to obtain sets of non-dominated solutions for each of the 64 case studies. The convergence, regularity and diversity of these solution sets have been then evaluated through a series of metrics, applying statistical analysis to determine whether any difference found was significant. The results show that all five algorithms perform similarly in terms of convergence and regularity, but that MOPSO performs significantly better in terms of diversity (and, to a lesser extent, SPEA-II), while the most common algorithm (NSGA-II) yields poorer results. These conclusions aim to offer a guide to choose more effective algorithms for future railways optimisation studies. / Martínez Fernández, P. (2019). Estudio y optimización del consumo energético del ferrocarril mediante redes neuronales y algoritmos heurísticos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/134018
|
3 |
Optimization Algorithm Based on Novelty Search Applied to the Treatment of Uncertainty in ModelsMartínez Rodríguez, David 23 December 2021 (has links)
[ES] La búsqueda novedosa es un nuevo paradigma de los algoritmos de optimización, evolucionarios y bioinspirados, que está basado en la idea de forzar la búsqueda del óptimo global en aquellas partes inexploradas del dominio de la función que no son atractivas para el algoritmo, con la intención de evitar estancamientos en óptimos locales. La búsqueda novedosa se ha aplicado al algoritmo de optimización de enjambre de partículas, obteniendo un nuevo algoritmo denominado algoritmo de enjambre novedoso (NS). NS se ha aplicado al conjunto de pruebas sintéticas CEC2005, comparando los resultados con los obtenidos por otros algoritmos del estado del arte. Los resultados muestran un mejor comportamiento de NS en funciones altamente no lineales, a cambio de un aumento en la complejidad computacional. En lo que resta de trabajo, el algoritmo NS se ha aplicado en diferentes modelos, específicamente en el diseño de un motor de combustión interna, en la estimación de demanda de energía mediante gramáticas de enjambre, en la evolución del cáncer de vejiga de un paciente concreto y en la evolución del COVID-19. Cabe remarcar que, en el estudio de los modelos de COVID-19, se ha tenido en cuenta la incertidumbre, tanto de los datos como de la evolución de la enfermedad. / [CA] La cerca nova és un nou paradigma dels algoritmes d'optimització, evolucionaris i bioinspirats, que està basat en la idea de forçar la cerca de l'òptim global en les parts inexplorades del domini de la funció que no són atractives per a l'algoritme, amb la intenció d'evitar estancaments en òptims locals. La cerca nova s'ha aplicat a l'algoritme d'optimització d'eixam de partícules, obtenint un nou algoritme denominat algoritme d'eixam nou (NS). NS s'ha aplicat al conjunt de proves sintètiques CEC2005, comparant els resultats amb els obtinguts per altres algoritmes de l'estat de l'art. Els resultats mostren un millor comportament de NS en funcions altament no lineals, a canvi d'un augment en la complexitat computacional. En el que resta de treball, l'algoritme NS s'ha aplicat en diferents models, específicament en el disseny d'un motor de combustió interna, en l'estimació de demanda d'energia mitjançant gramàtiques d'eixam, en l'evolució del càncer de bufeta d'un pacient concret i en l'evolució del COVID-19. Cal remarcar que, en l'estudi dels models de COVID-19, s'ha tingut en compte la incertesa, tant de les dades com de l'evolució de la malaltia. / [EN] Novelty Search is a recent paradigm in evolutionary and bio-inspired optimization algorithms, based on the idea of forcing to look for those unexplored parts of the domain of the function that might be unattractive for the algorithm, with the aim of avoiding stagnation in local optima. Novelty Search has been applied to the Particle Swarm Optimization algorithm, obtaining a new algorithm named Novelty Swarm (NS). NS has been applied to the CEC2005 benchmark, comparing its results with other state of the art algorithms. The results show better behaviour in high nonlinear functions at the cost of increasing the computational complexity. During the rest of the thesis, the NS
algorithm has been used in different models, specifically the design of an Internal Combustion Engine, the prediction of energy demand estimation with Grammatical Swarm, the evolution of the bladder cancer of a specific patient and the evolution of COVID-19. It is also remarkable that, in the study of COVID-19 models, uncertainty of the data and the evolution of the disease has been taken in account. / Martínez Rodríguez, D. (2021). Optimization Algorithm Based on Novelty Search Applied to the Treatment of Uncertainty in Models [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/178994
|
4 |
Reconfigurable Reflective Arrayed Waveguide Grating on Silicon NitrideFernández Vicente, Juan 29 April 2021 (has links)
[ES] La presente tesis se ha centrado en el modelado, diseño y demonstración experimental por primera vez del dispositivo Reconfigurable Reflective Arrayed Waveguide Grating (R-RAWG). Para la consecución de este dispositivo que tiene posibilidades de uso en la espectrometría, una plataforma de nitruro de silicio llamada CNM-VLC se ha usado, ya que este material permite operar en un gran ancho de banda. Esta plataforma posee ciertas limitaciones y los elementos necesarios para el funcionamiento de este dispositivo tenían un performance bajo. Por ello, se ha desarrollado y validado una metodología que ha permitido obtener mejores divisores. Además, se ha diseñado un inverted taper que ha mejorado considerablemente el acoplo de luz al chip. Esto ha sido gracias a un exhaustivo análisis de opciones existentes en la literatura que también ha permitido escoger la mejor opción para realizar un espejo reconfigurable en la plataforma sin cambiar ni añadir ningún proceso de fabricación. Se han demostrado espejos reconfigurables gracias a utilizar divisores ópticos realimentados y también se ha desarrollado códigos que predicen el comportamiento del dispositivo experimentalmente. Con todo el trabajo realizado, se ha diseñado un R-RAWG para que pudiera operar en un gran ancho de banda y que los actuadores de fase no tuvieran peligro de estropearse. También se ha desarrollado un código para el modelado del R-RAWG que permite imitar la fabricación de estos dispositivos y que, gracias a esto, se ha desarrollado un método o algoritmo llamado DPASTOR, que usa algoritmos usados en machine learning, para optimizar la respuesta con tan sólo la potencia óptica de salida. Finalmente, se ha diseñado una PCB para poder conectar eléctricamente el chip fotónico y se ha desarrollado un método de medida que ha permitido tener una respuesta estable consiguiendo demostrar multitud de respuestas de filtros ópticos con el mismo dispositivo. / [CAT] La present tesi s'ha centrat en el modelatge, disseny i demonstració experimental per primera vegada del dispositiu Reconfigurable Reflective Arrayed Waveguide Grating (R-RAWG). Per a la consecució d'aquest dispositiu que té possibilitats d'ús en l'espectrometria, una plataforma de nitrur de silici anomenada CNM-VLC s'ha usat ja que aquest material permet operar en una gran amplada de banda. Aquesta plataforma posseeix certes limitacions i els elements necessaris per al funcionament d'aquest dispositiu tenien un performance baix. Per això, s'ha desenvolupat i validat una metodologia que ha permés obtindre millors divisors i també, gràcies als processos de fabricació, s'ha dissenyat un acoplador que ha millorat considerablement l'acoble de llum al xip. Això ha sigut gràcies a un exhaustiu analisis d'opcions existents en la literatura que també ha permés triar la millor opció per a realitzar un espill reconfigurable en la plataforma sense canviar ni afegir cap procés de fabricació. S'han demonstrat espills reconfigurables gràcies a utilitzar divisors realimentats i també s'ha desenvolupat codis que prediuen el comportament del dispostiu experimentalment. Amb tot el treball realitzat, s'ha dissenyat un R-RAWG fent ús de determinades consideracions perquè poguera operar en una gran amplada de banda i que els actuadors de fase no tingueren perill de desbaratar-se. També s'ha desenvolupat un codi per al modelatge del R-RAWG que permet imitar la fabricació d'aquests dispositius i que, gràcies a això, s'ha desenvolupat un mètode o algorisme anomenat DPASTOR, que usa algorismes usats en machine learning, per a optimitzar la resposta amb tan sols la potència òptica d'eixida. Finalment, s'ha dissenyat una PCB per a poder connectar elèctricament el xip fotònic i s'ha desenvolupat un mètode de mesura que ha permés tindre una resposta estable aconseguint demostrar multitud de respostes de filtres òptics amb el mateix dispositiu. / [EN] This thesis is focused on the modelling, design and experimental demonstration for the first time of Reconfigurable Reflective Arrayed Waveguide Grating (R-RAWG) device. In order to build this device, that can be employed in spectrometry, a silicon nitride platform termed CNM-VLC has been chosen since this material allows to operate in broad range of wavelengths. This platform has the necessary elements, but some limitations because the operation of this device had a low performance. Therefore, a methodology has been developed and validated, which has allowed to obtain better splitters. Also an inverted taper has been designed, which has considerably improved the coupling of light to the chip. This has been possible thanks to an exhaustive analysis of existing options in the literature, that has allowed choosing the best option to make a reconfigurable mirror on the platform without changing or adding new manufacturing steps. Reconfigurable mirrors have been demonstrated by using feedback splitters. Furthermore, codes have been developed to predict the behaviour of the actual device. With all the work done, a R-RAWG has been designed by using certain considerations so that it can operate over a broad wavelength range and the phase actuators are not in danger of being damaged. A code has also been developed for the modelling of the R-RAWG, which allows manufacturing imperfections to be considered, thanks to this, a method or algorithm called DPASTOR has been developed. DPASTOR resembles machine learning to optimise the response by just using the optical output power. Finally, a PCB and an assembly with the chip interconnected to it have been made and designed. Moreover, a measurement method has been developed, which has made it possible to have a stable response and to demonstrate a multitude of optical filter responses with the same device. / Fernández Vicente, J. (2021). Reconfigurable Reflective Arrayed Waveguide Grating on Silicon Nitride [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165783
|
Page generated in 0.085 seconds