A medição de superfícies através de sistemas óticos de precisão é aplicável em diversas áreas da engenharia naval e oceânica: levantamento de geometria de casco para a determinação da estabilidade estática de embarcações in loco, verificação de processos construtivos, recuperação de planos de linha originais perdidos, arqueologia naval, inspeção de cabos e estruturas submersas, planejamento de rota de mergulho, entre outras. Os dispositivos óticos de precisão disponíveis são de alto custo, e a necessidade de se desenvolver um dispositivo de baixo custo se faz presente. O propósito deste trabalho é a criação de metodologia de obtenção de superfície através de procedimento prático experimental. A varredura tridimensional de superfície é feita experimentalmente através da utilização de leitor tridimensional a laser. A contribuição deste trabalho é de promover um conceito teórico a uma prova experimental do conceito, utilizando-se de recursos da automação e robótica, e programação com linguagem e software aplicativo de baixo custo e largamente disponível. / The surface measurement using precision optics is applicable in many areas of naval engineering: survey of hull geometry to determine the static stability of vessels on the spot, verification of construction processes, recovery of lost original hull plans, naval archeology, inspection of underwater structures and cables, route planning diving, among others. The precision optical devices available are expensive, and the need to develop a low-cost device is present. The purpose of this work is to create a methodology for obtaining surfaces through practical experimental procedure. The three-dimensional scan surface is made experimentally by using three-dimensional laser reader. The contribution of this work is to promote a theoretical concept to an experimental proof of concept, using the resources of automation and robotics, and software programming language and application of lowcost and widely available.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo sistemático das propriedades estruturais, mecânicas e ópticas de filmes de carbeto de silício amorfo hidrogenado (a-Si1-xCx:H) produzidos pela técnica de deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD) a baixas temperaturas (320°C), utilizando silana (SiH4) e metano (CH4) como gases precursores do silício e carbono, com a finalidade de avaliar sua aplicabilidade em processos de microfabricação. Foram depositadas duas séries de filmes de a-Si1-xCx:H, com e sem diluição de hidrogênio da mistura gasosa, variando alguns parâmetros, como potência de RF, concentração de metano e fluxo de silana. Os filmes depositados com a mistura gasosa diluída em hidrogênio apresentaram valores maiores de módulo de elasticidade, dureza, gap óptico e índice de refração, comparados com os filmes depositados sem a adição de hidrogênio; no entanto esses filmes apresentaram também valores maiores de stress residual, ocasionando deformações e em alguns casos a quebra das microestruturas fabricadas. No caso das amostras depositados sem a adição de hidrogênio na mistura gasosa, os filmes com conteúdo de carbono maior que 45% depositados com baixa densidade de potência (50 mW.cm-2) apresentaram baixos valores de stress residual compressivo (menores que 60 MPa) e, as microestruturas fabricadas com eles mostraram que o material possui uma superfície livre de defeitos e uma excelente aderência ao substrato, mostrando a viabilidade de poder utilizá-lo como material estrutural e de mascaramento em processos de microfabricação. Além disso, esses filmes são transparentes para comprimentos de onda acima de 600 nm na região visível do espectro eletromagnético, apresentando-o como um material promissório para a fabricação de guias de onda. Finalmente, com o incremento da potência de RF para 100 W na deposição do filme quase estequiométrico com a mistura gasosa não diluída em hidrogênio, conseguiu-se duplicar a taxa de deposição para aproximadamente 12 nm/min, incorporando uma maior quantidade de carbono (~57%), porém também aumento o valor do stress residual compressivo para ~267 MPa. No entanto, as estruturas suspensas fabricadas com este material não apresentaram deformações notáveis. / In this work a study of structural, mechanical and optical properties of hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si1-xCx:H) films, obtained by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) at low temperatures (320°C), using silane (SiH4) and methane (CH4) as a gaseous precursors of silicon and carbon, respectively is performed, intending to assess their suitability in microfabrication processes. Two series of a-Si1-xCx:H films were deposited, with and without hydrogen dilution of the gaseous mixture, varying parameters, such as RF power, methane concentration and silane flow. The films deposited with hydrogen diluted gaseous mixture showed higher values of elastic modulus, hardness, optical gap and refractive index, compared with films produced without hydrogen dilution; however these films present higher values of compressive residual stress, causing deformations and in some cases cracks in the microstructures utilizing these films as structural material. In the case of the films deposited without hydrogen dilution of the gaseous mixture, those with carbon contents higher than 45% deposited at low power densities (50 mW.cm-2) presented lower values of compressive residual stress (lower than 60 MPa), and the microstructures fabricated with these materials do not show defects in the surface and have a good adherence to the substrate, demonstrating the feasibility of using these materials as structural and masking materials in microfabrication processes. Moreover, these samples are transparent to wavelengths larger than 600 nm in the visible range of the spectrum, making it suitable to the fabrication of waveguides. Finally, with the increase in the RF power to 100 W in the deposition process without hydrogen dilution a sample close to stoichiometry presented an increase in the deposition rate to approximately 12 nm/min and in the carbon content (~57%); however the compressive residual stress also increased. In spite of that, the microstructures fabricated with this material do not show notable deformations.

O presente trabalho tem como objetivo principal a produção e estudo de filmes de nitreto de alumínio (AlN) depositados por pulverização catódica (sputtering) reativa e a fabricação e caracterização de guias de onda tipo pedestal utilizando o AlN como núcleo. Inicialmente, filmes de AlN foram fabricados por pulverização catódica reativa (sputtering) de rádio frequência (RF) utilizando um alvo de alumínio (Al) com 99,999% de pureza, e nitrogênio (N2) como gás reativo. Subsequentemente, os filmes foram caracterizados mediante as técnicas de elipsometria, difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção por transformada de fourier na região do infravermelho (FTIR) e espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e do visível (UV-VIS). Tendo as melhores condições ópticas e físicas para a deposição de filmes de AlN, foram fabricados neste trabalho guias de onda tipo pedestal utilizando estes filmes como núcleo. O guia de onda pedestal traz um processo de fabricação alternativo, em que a geometria do guia de onda determina-se na camada anterior ao do núcleo, assim já não é necessário delinear as paredes laterais da camada de núcleo facilitando desta forma, o processo de fabricação do dispositivo. Os guias de tipo pedestal fabricados neste trabalho foram definidos através da corrosão parcial do óxido de silício (SiO2) mediante a técnica de RIE (Reactive Ion Etching) usando gases trifluorometano (CHF3) e oxigênio (O2) como gases reativos. Uma vez definido o pedestal, um filme de nitreto de alumínio é depositado sobre o SiO2 com a finalidade de constituir o núcleo do guia de onda. O ar foi utilizado como revestimento superior, cujo índice de refração (n = 1) aumenta o confinamento da luz no núcleo e também para poder possibilitar a caracterização das perdas ópticas do dispositivo. Para esta caracterização usamos a técnica de vista superior que permitiu a análises das perdas ópticas de propagação para diferentes alturas de pedestal e diferentes espessuras de núcleo tanto para filmes de AlN orientado no plano cristalino (002) quanto para filmes de AlN amorfos. / The main objective of this work is the production and study of Aluminum Nitride (AlN) films deposited by reactive sputtering and the fabrication and characterization of pedestal optical waveguides using AlN as core. Initially, aluminum nitride films were produced by reactive sputtering using a 99.999% aluminum (Al) purity target, and nitrogen (N2) as the reactive gas. Subsequently, the films were characterized by ellipsometry, X-ray Diffraction, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Ultraviolet-visible spectroscopy (UV-VIS). Once the best optical and physical conditions for the deposition of AlN films were obtained, pedestal waveguides using these films as a nucleus were fabricated in this work. The pedestal waveguide provides an alternative manufacturing process where the geometry of the waveguide is determined in the pre-core layer, so it is no longer necessary to delineate the side walls of the core layer thereby facilitating the device fabrication process. The pedestal waveguides fabricated in this work were defined by the partial corrosion of SiO2 by the RIE (Reactive Ion Etching) technique using CHF3 and O2 gases as reactive gases. Once the pedestal is completed, an aluminum nitride film is deposited onto the SiO2 layer as the waveguide core. The air was used as an upper cladding, whose refractive index (n ? 1) increases the confinement of the light in the core and also allows the optical loss characterization. For this characterization, we used the superior view technique that allowed the analysis of optical propagation losses for different pedestal heights and different core thicknesses for both highly (002) oriented and amorphous AlN films.

Objetivos: comparar o telescópio com lente de contato (TLC) com o telescópio convencional (TC) em pacientes com degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e baixa visão, com respeito a: acuidade visual (AV), campo de visão (CV), satisfação do paciente com a visão oferecida pelo telescópio (SV), dificuldade de uso do telescópio (DU) e satisfação do paciente com o aspecto estético do telescópio (SE). Materiais e Métodos: Em ensaio clínico randomizado mascarado, foram incluídos 12 pacientes com DMRI e baixa visão, formando 2 grupos de 6 pacientes cada: grupo 1 (uso de TLC) e grupo 2 (uso de TC). Os telescópios usados no estudo foram padronizados para que tivessem a mesma magnificação (2,8x). A AV e o CV foram aferidos antes e durante o uso do telescópio, enquanto a SV, a DU e a SE foram obtidas após a intervenção. Resultados: Não houve diferenças entre os grupos na linha de base. Os dois telescópios demonstraram melhora da AV em relação à linha de base (P=0,002 com o TLC e P<0,001 com o TC) e não houve diferença entre os grupos a este respeito. O CV foi reduzido em 15° com o TLC (P<0.001) e em 54.3° com o TC (P<0.001), em comparação com a linha de base, e tais diferenças também foram significativas entre os grupos durante a intervenção (P<0.001). Os escores de SV foram semelhantes entre os grupos testados. Já os escores de SE, foram maiores com o TLC (P<0.001), assim como os de DU (P=0.003), em relação ao TC. Conclusões: Os dois telescópios promoveram melhora semelhante da AV em pacientes com DMRI e baixa visão, mas o TLC acarretou menor perda de CV em relação ao TC. A SE foi maior com o TLC, mas a DU também foi maior com o TLC, em relação ao TC. / Purpose: To compare the conventional telescope (CT) with the contact lens telescope (CLT) in patients with age-related macular degeneration (AMD) and low-vision, with respect to visual acuity (VA), visual field (VF), patient satisfaction with the vision provided by the telescope (VS), telescope use difficulties (UD) and patient satisfaction with the cosmetic appearance of the telescope (CS). Methods: In a masked randomized clinical trial, 12 patients with AMD and low-vision were enrolled in 2 groups with 6 patients each: group 1 (CLT use) and group 2. (CT use) The telescopes used in this study were standardized to have the same magnification power. (2.8x) Visual field and VA were obtained before and during the telescope use, while VS, UD and CS were obtained after the telescope use. Results: There were no significant differences between groups at baseline. Both groups achieved VA improvement with telescopes compared to baseline (P=0.002 in CLT group and P<0.001 in CT group) and there were no significant differences between groups in this regard. Visual field was reduced by 15° in CLT group (P<0.001) and by 54.3° in CT group (P<0.001) compared to baseline, and VF differences between groups were also significant during telescope use. (P<0.001) Scores observed in both groups were similar in regard to VS. Telescope use difficulties were significant higher in CLT group (P=0.003) as well as CS scores (P<0.001) compared to CT group. Conclusions: Both telescopes provide similar improvement in VA in AMD patients with low-vision, but CLT caused less VF reduction than CT use. Patient satisfaction with the cosmetic appearance of the telescope was higher in CLT group, but UD was also higher in this group compared to CT group.

Objetivos: comparar o telescópio com lente de contato (TLC) com o telescópio convencional (TC) em pacientes com degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e baixa visão, com respeito a: acuidade visual (AV), campo de visão (CV), satisfação do paciente com a visão oferecida pelo telescópio (SV), dificuldade de uso do telescópio (DU) e satisfação do paciente com o aspecto estético do telescópio (SE). Materiais e Métodos: Em ensaio clínico randomizado mascarado, foram incluídos 12 pacientes com DMRI e baixa visão, formando 2 grupos de 6 pacientes cada: grupo 1 (uso de TLC) e grupo 2 (uso de TC). Os telescópios usados no estudo foram padronizados para que tivessem a mesma magnificação (2,8x). A AV e o CV foram aferidos antes e durante o uso do telescópio, enquanto a SV, a DU e a SE foram obtidas após a intervenção. Resultados: Não houve diferenças entre os grupos na linha de base. Os dois telescópios demonstraram melhora da AV em relação à linha de base (P=0,002 com o TLC e P<0,001 com o TC) e não houve diferença entre os grupos a este respeito. O CV foi reduzido em 15° com o TLC (P<0.001) e em 54.3° com o TC (P<0.001), em comparação com a linha de base, e tais diferenças também foram significativas entre os grupos durante a intervenção (P<0.001). Os escores de SV foram semelhantes entre os grupos testados. Já os escores de SE, foram maiores com o TLC (P<0.001), assim como os de DU (P=0.003), em relação ao TC. Conclusões: Os dois telescópios promoveram melhora semelhante da AV em pacientes com DMRI e baixa visão, mas o TLC acarretou menor perda de CV em relação ao TC. A SE foi maior com o TLC, mas a DU também foi maior com o TLC, em relação ao TC. / Purpose: To compare the conventional telescope (CT) with the contact lens telescope (CLT) in patients with age-related macular degeneration (AMD) and low-vision, with respect to visual acuity (VA), visual field (VF), patient satisfaction with the vision provided by the telescope (VS), telescope use difficulties (UD) and patient satisfaction with the cosmetic appearance of the telescope (CS). Methods: In a masked randomized clinical trial, 12 patients with AMD and low-vision were enrolled in 2 groups with 6 patients each: group 1 (CLT use) and group 2. (CT use) The telescopes used in this study were standardized to have the same magnification power. (2.8x) Visual field and VA were obtained before and during the telescope use, while VS, UD and CS were obtained after the telescope use. Results: There were no significant differences between groups at baseline. Both groups achieved VA improvement with telescopes compared to baseline (P=0.002 in CLT group and P<0.001 in CT group) and there were no significant differences between groups in this regard. Visual field was reduced by 15° in CLT group (P<0.001) and by 54.3° in CT group (P<0.001) compared to baseline, and VF differences between groups were also significant during telescope use. (P<0.001) Scores observed in both groups were similar in regard to VS. Telescope use difficulties were significant higher in CLT group (P=0.003) as well as CS scores (P<0.001) compared to CT group. Conclusions: Both telescopes provide similar improvement in VA in AMD patients with low-vision, but CLT caused less VF reduction than CT use. Patient satisfaction with the cosmetic appearance of the telescope was higher in CLT group, but UD was also higher in this group compared to CT group.

Objetivos: comparar o telescópio com lente de contato (TLC) com o telescópio convencional (TC) em pacientes com degeneração macular relacionada à idade (DMRI) e baixa visão, com respeito a: acuidade visual (AV), campo de visão (CV), satisfação do paciente com a visão oferecida pelo telescópio (SV), dificuldade de uso do telescópio (DU) e satisfação do paciente com o aspecto estético do telescópio (SE). Materiais e Métodos: Em ensaio clínico randomizado mascarado, foram incluídos 12 pacientes com DMRI e baixa visão, formando 2 grupos de 6 pacientes cada: grupo 1 (uso de TLC) e grupo 2 (uso de TC). Os telescópios usados no estudo foram padronizados para que tivessem a mesma magnificação (2,8x). A AV e o CV foram aferidos antes e durante o uso do telescópio, enquanto a SV, a DU e a SE foram obtidas após a intervenção. Resultados: Não houve diferenças entre os grupos na linha de base. Os dois telescópios demonstraram melhora da AV em relação à linha de base (P=0,002 com o TLC e P<0,001 com o TC) e não houve diferença entre os grupos a este respeito. O CV foi reduzido em 15° com o TLC (P<0.001) e em 54.3° com o TC (P<0.001), em comparação com a linha de base, e tais diferenças também foram significativas entre os grupos durante a intervenção (P<0.001). Os escores de SV foram semelhantes entre os grupos testados. Já os escores de SE, foram maiores com o TLC (P<0.001), assim como os de DU (P=0.003), em relação ao TC. Conclusões: Os dois telescópios promoveram melhora semelhante da AV em pacientes com DMRI e baixa visão, mas o TLC acarretou menor perda de CV em relação ao TC. A SE foi maior com o TLC, mas a DU também foi maior com o TLC, em relação ao TC. / Purpose: To compare the conventional telescope (CT) with the contact lens telescope (CLT) in patients with age-related macular degeneration (AMD) and low-vision, with respect to visual acuity (VA), visual field (VF), patient satisfaction with the vision provided by the telescope (VS), telescope use difficulties (UD) and patient satisfaction with the cosmetic appearance of the telescope (CS). Methods: In a masked randomized clinical trial, 12 patients with AMD and low-vision were enrolled in 2 groups with 6 patients each: group 1 (CLT use) and group 2. (CT use) The telescopes used in this study were standardized to have the same magnification power. (2.8x) Visual field and VA were obtained before and during the telescope use, while VS, UD and CS were obtained after the telescope use. Results: There were no significant differences between groups at baseline. Both groups achieved VA improvement with telescopes compared to baseline (P=0.002 in CLT group and P<0.001 in CT group) and there were no significant differences between groups in this regard. Visual field was reduced by 15° in CLT group (P<0.001) and by 54.3° in CT group (P<0.001) compared to baseline, and VF differences between groups were also significant during telescope use. (P<0.001) Scores observed in both groups were similar in regard to VS. Telescope use difficulties were significant higher in CLT group (P=0.003) as well as CS scores (P<0.001) compared to CT group. Conclusions: Both telescopes provide similar improvement in VA in AMD patients with low-vision, but CLT caused less VF reduction than CT use. Patient satisfaction with the cosmetic appearance of the telescope was higher in CLT group, but UD was also higher in this group compared to CT group.

O trabalho de doutorado teve como objetivo desenvolver um modulador óptico baseado em filme magnetostrictivo para aplicação como magnetômetro. A modelagem e simulação do dispositivo foi realizada utilizando software com cálculo por método dos elementos finitos (MEF) e teve como finalidade auxiliar iterativamente os processos de projeto e fabricação do modulador. A originalidade da proposta baseia-se na construção de um guia de onda em óptica integrada recoberto por um filme magnetostrictivo para permitir a modulação , via efeito elasto-óptico, da onda guiada pela aplicação de campos magnéticos externos. O campo magnético aplicado provoca a deformação o material magnetostrictivo que induz uma modificação no perfil de esforço aplicado ao substrato. O substrato tem suas propriedades ópticas alteradas devido ao efeito elasto-óptico, o que provoca mudanças nas propriedades da luz transmitida. O trabalho tem seu início com o estudo e a caracterização de filmes magnetostrictivos de Tb25F275 e Tb23Co77 depositados por sputtering sobre substratos de silício. Uma técnica para preparação das amostras e medição da magnetostricção foi estabelecida e os coeficientes de magnetostrição dos filmes foram determinados a partir das medições diretas dos deslocamentos das amostras, em função dos campos magnéticos aplicados, utilizando a técnica de Atomic Force Microscopy (AFM). Os resultados experimentais obtidos permitiram a realização de simulações por MEF para verificação dos modos de guiamento da luz gerados pelo perfil de esforços induzidos termicamente no processo de deposição do filme magnetostrictivo sobre substrato de B12GeO4 (BGO). Foi modelado e simulado também o efeito da aplicação do campo magnético sobre o guia óptico obtido inicialmente pelo efeito de esforço térmico. No resultado das simulações foi possível verificar as alterações do índice de refração efetivo e da intensidade óptica do modo guiado em função de campos magnéticos aplicados ao modulador. Ao final do trabalho realizaram-se a fabricação de alguns protótipos. Os resultados das caracterizações dos moduladores construídos permitirão, no futuro, ajustar os modelos de simulação elaborados. / The doctoral work aims are the development and simulation of an optical modulator based on the effect of magnetostriction for application as magnetometer. The multiphysics simulations were performed using the Finite Elements Method (FEM). In the manufacturing process of optical modulator integrated optics techniques were applied. The originality of the proposal is based on the construction of an integrated optical waveguide covered by a magnetostrictive film to allow the modulation of the guided wave, through the elasto-optical effect, by the application of external magnetic fields. The applied magnetic field causes deformation of the magnetostrictive material that induces a modification of the stress profile produced in substrate. The substrate has its optical properties altered due to the elasto-optical effect, which causes changes in the properties of transmitted light. The work begins with the study and characterization of TbFe and TbCo2 magnetostrictive films deposited by sputtering on silicon substrates. A method for sample preparation and measurement of magnetostriction was established. The magnetostrictive coefficient of the films was determined from the direct measurement of displacements of samples by AFM technique for magnetic fields applied. The experimental results obtained allowed to perform MEF simulations to verify the light guided modes generated by the profile of thermally induced stress created by deposition process of magnetostrictive film on B12GeO4 (BGO) substrate. It was also modeled and simulated the effect of the application of magnetic field on the optical guide obtained initially by the effect of thermal stress. In simulation results, it was possible to verify the changes of effective refractive index and optical intensity of guided modes as functions of magnetic fields applied to the modulator. At the end of the work, some prototypes were fabricated. The results of characterizations of the built modulators will allow, in the future, adjustments in simulation models.

Dispositivos fotônicos têm estado continuamente no foco das pesquisas científicas, particularmente em aplicações para comunicações ópticas e sensoriamento. Por outro lado, as dimensões desses dispositivos são restringidas pelo limite de difração de Abbe. Esse limite tem se mostrado como o grande gargalo no desenvolvimento de novas tecnologias em microscopia óptica, litografia de projeção óptica, óptica integrada, e armazenamento óptico de dados, por limitar as dimensões e a capacidade de integração destes dispositivos. Felizmente, a \"plasmônica\" surgiu como um novo campo de estudo, possibilitando a superação dessa limitação por meio da propagação da luz em modos de plasmon-poláritons de superfície - SPP (Surface Plasmon Polariton). De maneira simplificada, SPPs são campos eletromagnéticos confinados em regiões menores que o comprimento de onda da luz. A geração de SPP ocorre por meio da excitação coletiva de elétrons na interface entre dois meios, metal-dielétrico, que se acoplam com a onda eletromagnética incidente. Pesquisadores logo perceberam que guias de onda baseados em SPP poderiam transportar a mesma banda de informação que um dispositivo fotônico convencional e serem tão localizados quanto dispositivos eletrônicos (elétrons têm maior capacidade de confinamento que fótons). Dessa maneira, alterando a estrutura da superfície de um metal, as propriedades dos SPPs - em particular sua interação com a luz - podem ser manipuladas, oferecendo potencial para o desenvolvimento de novos tipos de dispositivos fotônicos. Com isso, nanoestruturas capazes de guiar, dividir ou mesmo sintonizar a luz tornaram-se realidade. No presente trabalho, o fenômeno de geração de SPPs é estudado teoricamente e aplicado na modelagem de diversas estruturas de interesse científico e tecnológico, tais como filtros de cavidade ressonante e ressoadores em anel. O objetivo principal é a obtenção de estruturas capazes de filtrar ou sintonizar comprimentos de onda, minimizando as perdas ao máximo. Com isso, espera-se estender e explorar ainda mais o leque de possíveis aplicações. / Photonic devices have continuously been in the focus of scientific research, particularly for optical communications and sensing applications. On the other hand, the dimensions of these devices are well known to be limited by the Abbe\'s diffraction limit. This limit has been the major bottleneck in developing new technologies in optical microscopy, lithography projection optics, integrated optics, and optical data storage, as it limits the size and ability to integrate these devices. Fortunately, the field of \"Plasmonics\" has emerged and devices whose dimensions overcome the difraction limit have now become reality. This is possible with the propagation of light in the form of Surface Plasmon Polariton - SPP that, in a simplified way, is an electromagnetic field confined in regions smaller than the wavelength of light. SPP occurs via collective excitation of electrons at the interface between two media, metal-dielectric, as a result of the coupling with an incident electromagnetic wave. Researchers soon realized that waveguides based on SPP could carry the same band of information as that of a conventional photonic device and yet be as localized as electronic devices (electrons have a greater capacity for confinement than photons). Thus, changing the structure of the surface of a metal, the properties of SPPs - in particular its interaction with light - can be manipulated, offering potential for the development of new types of photonic devices. Thus, nanostructures capable of transferring, guiding, splitting, or even tuning the light have now become reality. In this work, the phenomenon of generation of SPPs is theoretically investigated and applied to various structures of scientific and technological interest, such as filters and cavity resonators. The main objective is to obtain structures that are able to filter or tune wavelengths, minimizing losses as much as possible. As a result, we expect to extend and explore even further the range of possible applications.

Neste trabalho apresentamos uma nova técnica para a medida da rotação da polarização da luz por uma substância que possui atividade óptica. O sistema utiliza um LED, dois polarizadores, um prisma de vidro semicilíndrico, uma cubeta, uma CCD e um computador para análise de dados. Luz proveniente do LED passa pelo primeiro polarizador, cujo eixo de transmissão se encontra a 45&deg;, e incide no prisma pelo lado semicilíndrico, ocorrendo reflexão na sua base, num ângulo próximo do ângulo crítico. Devido ao tamanho finito do feixe e o formato curvo da superfície do prisma, vários ângulos de incidência são observados na base da lente semicilíndrica. A luz refletida passa então pela cubeta e depois por um analisador, cujo eixo se encontra paralelo ao primeiro polarizador, e então o sinal é captado pela CCD. De forma alternativa, a cubeta pode ser posicionada após o primeiro polarizador, antes do prisma. Quando a cubeta é preenchida com água, observa-se na CCD uma interferência destrutiva exatamente no ângulo crítico caracterizado por um mínimo de intensidade nesse ângulo. Se uma substância opticamente ativa é utilizada para preencher a cubeta, a posição desse mínimo é alterada dependendo do ângulo de rotação da polarização imposto pela substância. Uma calibração é necessária e pode ser feita utilizando-se soluções de concentração conhecida de sacarose ou frutose, por exemplo. O aparato obtido foi utilizado para medir a rotação causada por uma amostra normal (0,26 g/ml) de soluções de sacarose e frutose e apresenta uma precisão de 0,04&deg;. Equivalentemente, a precisão em concentração é de 0,001 g/ml ou aproximadamente 0,1% (m/m). Isso corresponde a uma precisão que é uma ordem de grandeza acima dos aparelhos comerciais e técnicas mais comuns utilizadas atualmente. Em contrapartida, o custo da montagem experimental é duas ordens de grandeza menor que os mesmos aparelhos comerciais. A produção de uma gama de ângulos de incidência devido à focalização na superfície cilíndrica do prisma substitui a necessidade de se produzir rotação no eixo de polarização do analisador após a passagem da luz pela amostra opticamente ativa, como ocorre em alguns aparelhos comercializados. Este dispositivo, por ser de baixo custo, compacto e de fácil manuseio, é de grande importância porque pode ser utilizado na indústria sucroalcooleira para a medida da quantidade de sacarose em cana e também na indústria farmacêutica para a identificação de substâncias opticamente ativas dextrogiras ou levógiras. / In this thesis we present a novel technique for measuring light polarization rotation caused by an optically active substance. The system is composed by a LED, two polarizers, a semi cylindrical glass prism, a cuvette, a linear CCD camera and a computer for data analysis. Light from the LED passes through the first polarizer, whose transmission axis is set at 45&deg;. After that, the linear polarized light enters the prism by the semi cylindrical face, occurring reflection in the flat face at critical angle approximately. Several incidence angles are accessed due to the beams finite size and the shape of the semi cylindrical lens. The reflected light passes through the cuvette and then through the analyzer, whose transmission axis is set parallel to the first polarizer. Finally, the light is detected by the CCD. When the cuvette is filled up with water, a destructive interference at the critical angle is observed, characterized by a narrow valley centered at this angle. If the cuvette is filled up with an optically active substance, the center of this valley is shifted depending on the substance, its concentration and the optical path travelled by the light in the substance. A calibration is needed and is performed using a set of solutions of known concentrations. Our apparatus was used to measure the angle rotation caused by a normal solution (0,26 g/ml) of sucrose and fructose solutions and has a precision of 0,04&deg;. It corresponds to a precision that is one order of magnitude above most used commercial apparatus and developed techniques. In contrast, the cost of our experimental setup is two orders of magnitude less than the same commercial devices. The production of a range of angles of incidence due to focusing on the cylindrical surface of the prism replaces the need of producing a rotation of the analyzer polarization axis after the light passes through the optically active sample, as it happens in some commercial devices. Since this device has a low cost, is compact and easy to handle, it may be of great importance for applications in the pharmaceutical industry to identify enantiomers, and in the sugar industry for measuring sugar content in sugar cane juice.

O presente trabalho, realizado junto ao Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD), no Laboratório de Microeletrônica do Departamento de Sistemas Eletrônicos da Escola Politécnica da USP, visou determinar algumas das propriedades termo-mecânicas de materiais depositados pela técnica de plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) que são importantes para o desenvolvimento de sistemas microeletromecânicos (MEMS). O módulo de elasticidade, a tensão mecânica residual, o coeficiente de expansão térmica e a condutividade térmica de filmes finos de carbeto de silício amorfo hidrogenado (a-SiC:H) e de oxinitreto de silício (SiOxNy) foram estudados. Medidas de nanoindentação e ressonância de cantilevers foram utilizadas para a obtenção do módulo de elasticidade e os resultados obtidos foram similares (75 e 91 GPa) pelos dois métodos e compatíveis com valores encontrados na literatura. Além disso, obteve-se o módulo de elasticidade de filmes de cromo (285 GPa). A tensão mecânica residual dos filmes utilizados neste trabalho foi medida através da curvatura do substrato induzida pela deposição dos filmes e pela deformação de cantilevers. O valor médio da tensão mecânica, obtido pela curvatura do substrato, variou de -69 MPa até -1750 MPa, mostrando grande dependência das condições de deposição dos filmes. O método que utiliza a deformação de cantilevers possibilitou a obtenção do gradiente de tensão mecânica, que também mostrou uma dependência das condições de deposição, sendo sempre o a-SiC:H quase estequiométrico o menos tensionado. O coeficiente de expansão térmica foi medido utilizando a técnica do gradiente de temperatura e o valor obtido foi similar a valores reportados na literatura para o carbeto de silício cristalino. Para um a-SiC:H quase estequiométrico foi obtido um coeficiente de expansão térmica de 3,41 m/oC, enquanto para um a-SiC:H rico em carbono o valor foi de 4,36 m/oC. Também foi verificado que a variação da resistência do cromo em função da temperatura é pequena, não permitindo sua utilização como sensor de temperatura e inviabilizando a obtenção da condutividade térmica dos filmes estudados. Além disso, foram apresentados trabalhos promissores, mostrando o potencial dos materiais estudados para o desenvolvimento de MEMS. Nesses trabalhos, demonstrou-se a viabilidade de integrar microestruturas atuadas termicamente e guias de onda ópticos, utilizando os materiais estudados neste trabalho. Foram fabricados chaves ópticas, portas lógicas ópticas, fontes de luz integradas e acoplamento das fontes de luz com guias de onda. / This work, realized at the New Materials and Devices Group (GNMD) at the Microelectronics Laboratory of the Department of Electronic Systems of the Polytechnic School of the University of São Paulo, focused at the determination of thermo-mechanical properties of materials deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) that are important for the development of microelectromechanical systems (MEMS). The Youngs modulus, the residual stress, the coefficient of thermal expansion and the thermal conductivity of amorphous hydrogenated silicon carbide (a-SiC:H) and silicon oxynitride (SiOxNy) thin films were studied. Nanoindentation and the resonance of cantilevers were used to obtain the Youngs modulus. The results were similar (75 and 91 GPa) with both methods and compatible with literature values. Further, the Youngs modulus of chromium films was also obtained (285 GPa). The residual stress of thin films was obtained through the substrate curvature induced by the film deposition and through the deformation of cantilever beams. The residual stress, obtained through the substrate curvature, varied between -69 MPa and -1750 MPa, showing great dependence on the deposition conditions of these materials. The deformation of cantilevers allowed the determination of the stress gradient and it was also affected by the deposition conditions. In all stress measurements the near stoichiometry a-SiC:H film was less stressed. The coefficient of thermal expansion was measured using the temperature gradient technique and the obtain values were similar to those reported in the literature for crystalline silicon carbide. For a near stoichiometry a-SiC:H film, a value of 3.41 m/oC was obtained, while a carbon rich film showed a thermal expansion coefficient of 4.36 m/oC. It was also verified that the variation of the chromium resistance as a function of temperature is small. This did not allow the utilization of chromium as a temperature sensor, which prevented the obtention of the thermal conductivity of the studied films. Also, some promising works were presented, showing potential applications of the studied materials for the development of MEMS. In these works, the viability of integration of thermal actuated microstructures and optical waveguides was demonstrated. In these works, optical switches, optical logic gates, integrated light sources and coupling of integrated light sources with optical waveguides were presented.