Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FAUSTO_MIZUTANI_ENG.pdf: 975527 bytes, checksum: 1384f3ad6af75b99bf9eaa01b7a2fc3a (MD5) Previous issue date: 2006-08-29 / The performance of a distributed Raman amplifier at C and S bands using the TrueWave Reach LWP fiber in 100 km span is analyzed through numerical simulations. The physical parameters of the fiber, such as, attenuation, dispersion, and Raman gain efficiency for C and S bands were experimentally characterized by the manufacturer, the OFS Denmark. It is required around four pumping lasers to assure an on-off gain of approximately 15dB in 70nm (1500nm to 1570nm), covering operation in the C and S band. / O desempenho de uma amplificador Raman distribuído na banda C e S utilizando a fibra TrueWave Reach LWP em 100 km de enlace é analisado através de simulações numéricas. Os parâmetros físicos da fibra, como atenuação, dispersão, e eficiência de ganho Raman para bandas C e S foram caracterizados experimentalmente pelo fabricante, a OFS Denmark. Em torno de quatro lasers de bombeamento são necessários para garantir um ganho on-off da ordem de 15dB em 70nm (1500nm a 1570nm), cobrindo a operação na banda C e S.

El presente trabajo de título se enmarca en el proyecto “Estudio de factibilidad experimental de la interferometría heterodina infrarroja basada en fibra en Chile” y su objetivo es el acondicionamiento del primer experimento de interferencia infrarroja con fibra óptica del mismo. Se busca observar el comportamiento de fase de las señales en la banda de frecuencia intermedia de 50 MHz. Se monta el experimento de interferencia y se registra mediciones de diferencia de fase, constatando la factibilidad de la medición del beat optico por medio de fotodiodos, la estabilidad de fase del sistema y la dependencia de las mediciones con las variaciones del largo óptico recorrido por cada señal, corroborando así el principio fundamental de la interferometría heterodina basada en fibra optica.

El principal objetivo de esta tesis ha sido la búsqueda de aplicaciones de determinados efectos no lineales que ocurren en dispositivos fotónicos, como pueden ser las fibras ópticas y los amplificadores ópticos de semiconductor, dentro del contexto de los sistemas de comunicaciones radio sobre fibra óptica. En primer lugar, se realizó un estudio de la distorsión no lineal introducida por fibras ópticas monomodo dispersivas y no lineales sobre señales multicanal en sistemas CATV, MMDS, LMDS Y MVDS. En especial se estudiaron de forma comparativa las técnicas basadas en la modulación óptica en banda lateral única y en las redes de difracción óptica propuestas para reducir los efectos de la dispersión cromática. Posteriormente para compensar los niveles de distorsión no lineal y, en especial, el fenómeno de supresión de la portadora que resulta bastante perjudicial en sistemas operando a frecuencias milimétricas, se propuso la técnica de inversión espectral. Esta técnica consiste en situar un dispositivo conjugador óptico en mitad del enlace de fibra que, bajo ciertas condiciones de diseño, permite ecualizar las degradaciones introducidas por el efecto conjunto de la dispersión cromática y de los efectos no lineales. La construcción del dispositivo conjugador se basa habitualmente en el proceso no lineal de mezclado de cuatro ondas en configuraciones de fibra de dispersión desplazada o de amplificador óptico de semiconductor, por lo que se realizó un estudio experimental comparativo de ambas configuraciones en el contexto de los sistemas ópticos analógicos. Por último, también se demostró de forma teórica y experimental la aplicación del fenómeno no lineal de automodulación de fase en fibras estándar monomando para reducir el efecto de supresión de la portadora. / Ramos Pascual, F. (2000). Estudio de efectos no lineales en dispositivos fotónicos y su aplicación en sistemas radio sobre fibra óptica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4381

En esta tesis doctoral se presenta el diseño, la implementación y la caracterización de sensores en fibra óptica para la monitorización de diversas magnitudes en ambientes adversos. Se entiende como ambientes adversos aquellas condiciones ambientales externas a los sensores que por su naturaleza dificultan el uso y la fiabilidad a largo plazo de los sistemas de monitorización. Existe una gran variedad de ambientes adversos tales como temperaturas extremas, altas presiones, ambientes químicos o ionizantes, vibraciones o impactos mecánicos, entre otros. Este trabajo de tesis, realizado en el Grupo de Comunicaciones Ópticas y Cuánticas (GCOC) del Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (ITEAM) de la Universitat Politècnica de València así como el trabajo realizado durante la estancia en la School of Engineering and Applied Science de la Aston University, contempla algunos de estos escenarios, por lo que en el diseño e implementación de los sensores ópticos se han empleado distintas tecnologías ópticas, como las redes de difracción de Bragg (FBGs) o los interferómetros ópticos, con el fin de optimizar las prestaciones de los sensores. En primer lugar, se ha realizado un estudio exhaustivo de las redes de difracción de Bragg regeneradas (RFBGs) para la medida de temperaturas extremas, cercanas a los 1300ºC en algunos casos. Este estudio comprende desde el proceso de fabricación de estos dispositivos fotónicos hasta la caracterización como sensores de temperatura y el estudio de la estabilidad térmica a largo plazo. Se ha realizado también un estudio teórico y experimental sobre la multiplexación de interferómetros modales que, por su sensibilidad y robustez, son muy apropiados para su uso en condiciones ambientales adversas. La técnica de multiplexación desarrollada permite multiplexar los interferómetros modales en distintas configuraciones minimizando la interferencia entre ellos. Por último, se muestra la implementación de un sistema de inscripción de FBGs en fibras ópticas de polímeros y el uso de los dispositivos obtenidos para el diseño, la implementación y la caracterización de sensores ópticos para la medida de curvaturas, grandes deformaciones y deformaciones dinámicas. / Barrera Vilar, D. (2013). Diseño, fabricación y caracterización de FBGs e interferómetros en fibra óptica para la monitorización en ambientes adversos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/33399 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

A iluminação dos espaços é observada há milênios, desde a utilização do fogo até as mais novas tecnologias em iluminação. Iluminar ambientes procurando, cada vez mais, a eficiência e a economia de energia vem sendo motivo de investigação constante dos pesquisadores. Atualmente, o grande problema enfrentado pela iluminação artificial é o custo da energia elétrica e por isso vários pesquisadores têm procurado soluções alternativas. O presente trabalho realizou um estudo sobre a viabilidade técnica e o desempenho de um equipamento (patenteado como Girassol®) que emprega a fibra óptica para iluminação natural em ambientes que não recebem luz direta, ainda no formato de um protótipo. O aspecto da sustentabilidade visando a economia de energia através da captação solar e condução da luz através dos cabos de fibra óptica até a célula-teste foi analisado. A questão principal a ser observada foi quão eficiente pode ser o sistema de iluminação com fibra óptica utilizando a captação de luz solar. Para isso foram feitos testes do equipamento em um ambiente previamente construído, denominado célula teste, com área aproximada de 4 m². Foi medida a quantidade de luminância e iluminâncias que chegam ao ambiente da célula-teste. Esta pesquisa visou conhecer a tecnologia atual existente no mercado comercial nacional e internacional e a tecnologia do equipamento desenvolvido no Brasil. A pesquisa considerou como a hipótese de que a correta captação de luz solar aliada à correta condução através dos cabos de fibra óptica, que permite com que a iluminação em ambientes iluminados somente com luz artificial passem a ser iluminados com a luz natural conduzida pelos cabos de fibra óptica, pode colaborar para a qualidade da luz para seus usuários e para a eficiência energética da edificação. A metodologia desenvolvida foi através de medições uma vez por semana, durante um ano, três vezes ao dia (às 9, 12 e 15 horas) comprovando a eficiência do equipamento na diversidade de situações impostas por intempéries. Os resultados obtidos comprovaram a viabilidade técnica e o bom desempenho do equipamento confirmando sua potencialidade de contribuição para a eficiência energética quando implantado. Este estudo contribuiu para a comunidade acadêmica por sua interdisciplinaridade e por apresentar avanço em conhecimentos técnicos e teóricos sobre o melhor aproveitamento da luz natural para obtenção de eficiência energética, tema de grande interesse frente a questões estéticas, ambientais e de saúde.\" / The lighting of spaces has been observed for millennia, since the use of fire up the latest lighting technologies. Lighting environments increasingly looking for efficiency and energy being a reason for constant research of the researchers. Currently, the major problem faced by artificial lighting is the cost of electrical energy and that is why several researchers have sought solutions alternatives. The present work carried out a study on the viability technique and the performance of an equipment (patented as Girassol®) that fiber optics for natural lighting in receive direct light, still in the shape of a prototype. The sustainability to save energy through solar and conduction of light through fiber optic cables to the test cell It was analyzed. The main issue to note was how efficient can be the lighting system with fiber optics using the capture of sunlight. For this, equipment tests were performed in a previously constructed environment, called the test cell, with an approximate area of 4sqm. The amount of luminance and illuminances that reached the environment of the test cell. This research aimed to know the technology existing in the national and international commercial market and the equipment technology developed in Brazil. The research considered as the hypothesis that the correct capture of sunlight allied to the correct through fiber optic cables, which allows illuminated areas with only artificial light be illuminated with natural light led by fiber optic cables, can collaborate on the quality of light for its users and for the energy efficiency of the building. The methodology developed was through measurements once a week, for one year, three times (9 am, 12 pm, and 3 pm), demonstrating the efficiency of the equipment in the diversity of situations imposed by inclement weather. The obtained results proved the technical feasibility and good performance of the equipment confirming its potential contribution to efficiency when implanted. This study contributed to the its interdisciplinarity and to present advances in technicians and theorists about the best use of natural light to obtain energy efficiency, a subject of great interest in aesthetic, environmental and health matters.

O desafio que incentivou a elaboração desta tese de mestrado foi a necessidade de se expandir a faixa dinâmica de giroscópios a fibra óptica operando em malha aberta. Como ocorre em todo interferômetro, o sinal óptico de saída desse sensor é proporcional ao cosseno da diferença de fase total experimentada por dois feixes de luz que se interferem. Uma modulação de fase óptica não-recíproca normalmente é adicionada de sorte que, após um processamento de sinal adequado, obtenha-se um sinal elétrico proporcional à taxa de rotação (em módulo e em sentido). Este trabalho propõe uma nova técnica de tratamento de sinal, baseada em uma modulação de fase óptica não-recíproca utilizando como sinal modulante a soma de dois sinais senoidais de freqüências de razão 3:1, e em um processamento adequado do sinal óptico de saída, de modo que seja possível percorrer franjas de interferência sem que se incorra em ambigüidades, e ainda preserve a sua resolução em toda a faixa de medidas. A expansão da faixa dinâmica fica limitada apenas pelo comprimento de coerência da fonte de luz utilizada. Pelo fato de se utilizar dois sinais senoidais com freqüências próximas para modular a luz do interferômetro, é possível utilizar-se o tradicional modulador de fase a PZT. Resultados interessantes também surgem quando se procura utilizar a soma de duas ondas quadradas na modulação, sendo necessário neste caso dispor de um modulador eletro-óptico. Foram realizadas análises teóricas, simulações e medidas experimentais a fim de verificar a validade desta nova técnica proposta e os resultados foram bastante satisfatórios, tendo sido possível, num primeiro ensaio, expandir o fundo de escala de um determinado giroscópio a fibra óptica de 10/s para mais de 2000/s.

Apresenta-se neste trabalho os resultados da síntese de filtros digitais para demodular sinais de saída de sensores interferométricos quando estes utilizam modulação de fase óptica. A técnica proposta é baseada nas funções utilizadas para análise de wavelets, muito empregadas para analisar variações localizadas no tempo, redução de ruído e compactação de imagens, mas pouco exploradas na aplicação em sensores inerciais, neste caso em particular, em um Giroscópio a Fibra Óptica (GFO). Para aplicação em sistemas de navegação precisos, um GFO deve ser capaz de medir taxas de rotação muito baixas. Quando se utiliza modulação em fase, esta informação é proporcional à amplitude das harmônicas do sinal, sendo de interesse, principalmente, a primeira e a segunda harmônicas do sinal, onde a amplitude da primeira harmônica, geralmente, é muito menor que a amplitude da segunda. Deste modo, o problema passa a ser medir harmônicas de baixíssima amplitude na presença de outras com amplitude elevada. Técnicas de demodulação analógica em malha aberta (open-loop) são usualmente empregadas, mas estas técnicas são sensíveis às variações de parâmetros ambientais, ruído eletrônico e da precisão dos componentes. Neste trabalho, mostra-se o uso de um filtro digital baseado na função wavelet de Morlet, comparado às técnicas supra-mencionadas, abordando os procedimentos para medir o menor valor de amplitude possível. Os efeitos conjuntos de fatores relevantes, como a presença de harmônicos com amplitudes superiores à amplitude sendo medida, o efeito do ruído de banda estreita, o efeito do erro associado ao processo de quantização e a influência do número finito de amostras tomadas do sinal sob análise foram, à medida do possível, minimizados. Para tal, um estudo foi realizado utilizando modelamento das fontes de erro e o levantamento de resultados por simulação. Ainda para dar suporte ao entendimento destes resultados, desenvolveu-se uma teoria específica, permitindo o estabelecimento de parâmetros ótimos para obter a melhor relação sinal-ruído na demodulação do sinal do sensor. Por último, foram realizados ensaios experimentais utilizando um processador DSP (Digital Signal Processor) de alto desempenho. Neste trabalho, o sinal do GFO foi simulado por um conjunto de equipamentos para que fosse possível prever e configurar todos os parâmetros do sinal, eliminando os erros intrínsecos do GFO, como flutuação do fator de escala e isolando os erros provenientes do processamento daqueles causados pela construção do GFO. O resultado deste estudo descreve as vantagens do processamento proposto, bem como as limitações deste método, apontando as implicações para aplicações em sensores interferométricos, em especial para o GFO.

Apresenta-se um estudo sobre o uso de técnicas de processamento digital de sinais para analisar circuitos ópticos interferométricos de tipo Sagnac e Mach-Zehnder. Os circuitos ópticos investigados utilizam um modulador de fase óptica em um dos seus braços interferométricos o qual proporciona o controle de suas funções de transferências visando aplicações em giroscópio a fibra óptica, GFO, e analisador de circuitos ópticos. No caso do GFO ênfase especial é dedicada à configuração tipo malha aberta com entrada e saída comum e dois tipos de sinais moduladores foram empregados: a modulação harmônica simples e a modulação harmônica secundária. As implicações da escolha de uma destas modulações na largura de faixa do circuito de detecção óptica são investigados. Já no caso do circuito interferom''etrico baseado na configuração de tipo Mach-Zehnder o tipo de modulação empregada é a dente-de-serra uma vez que esta modulação permite realizar a supressão de uma banda espectral lateral do sinal de saída do interferômetro e conseqüentemente permite utilizar este tipo de interferômetro para caracterizar a função de transferência de um dispositivo óptico, isto é, o interferômetro desempenha a função de um analisador de circuitos ópticos. Na aplicação em GFO tem-se como objetivo determinar a variação de fase de um sinal óptico gerada por uma rotação do interferômetro com relação a um referencial inercial. A análise da fase é realizada através da aplicação do algoritmo de divisão de harmônicos ao sinal de saída do interferômetro. Os vários harmônicos necessários neste algoritmo são determinados através da transformada de Fourier do sinal de saída do interferômetro, para este efeito é utilizado o algoritmo de Goertzel. Como o cálculo dos harmônicos é realizado de forma digital o sinal de saída do interferômetro é quantizado e processado digitalmente, desta forma os erros decorrentes da quantização são analisados, utilizando a teoria estatística do processo de quantização. No caso do processamento do sinal quantizado são analisados os erros decorrentes da implementação do algoritmo de Goertzel em aritmética de ponto fixo. O desvio padrão do valor médio da fase foi analisado levando em consideração o ruído shot de natureza quântica e o ruído de quantização inerente ao processamento digital. Os resultados numéricos obtidos por simulações corfirmam que dependendo do número de bits utilizado na quantização o fator limitante na resolução de GFO será o ruído shot de natureza quântica , assim é possível obter GFO em malha aberta com desempenho comparável àquele obtido em configuração tipo malha fechada. O processamento digital também foi utilizado para analisar a amplitude e a fase do sinal óptico na saída do analisador de circuitos ópticos que emprega modulação tipo dente-de-serra. Com este tipo de modulação analisou-se também a influência do ruído shot de natureza quântica e do ruído de quantização em função do número de bits. Os resultados obtidos mostram que o erro de fase cometido utilizando 14 bits na quantização é menor a 0.0039o na fase, e menor a 0.7 10-5 na amplitude apresentando concordância satisfatória com dados disponíveis na literatura.

Este trabalho estuda uma nova técnica para demodulação de sinal de giroscópio a fibra óptica (GFO), baseada nas características da dependência temporal do sinal de saída em relação à velocidade angular. Esta técnica permite transformar o problema de se detectar a diferença de fase de Sagnac, que é proporcional à velocidade de rotação a que é submetido o giroscópio, na medida de diferença de intervalos de tempos determinados pelos pontos de cruzamento de zero do sinal. Um método de demodulação analógica do sinal foi desenvolvido e permitiu a implementação de um circuito demodulador simples e de baixo custo utilizado para equipar o primeiro protótipo de GFO autocontido do Brasil, desenvolvido no Instituto de Estudos Avançados de Centro Técnico Aeroespacial. São apresentados resultados comparativos com a técnica de demodulação usual, que utiliza amplificadores tipo Lock-in, que mostram a capacidade de se medir diferenças de fase de Sagnac menores que 10 mrad, as quais representam rotações menores que 1o/h para o protótipo implementado. São apresentados também resultados de ensaio em vôo realizado em helicóptero da Força Aérea Brasileira que revelam um desempenho superior do GFO em relação ao girômetro mecânico de aferição, pertencente à instrumentação de ensaio da aeronave.

O trabalho apresentado sob o título \"Análise e Síntese de Sistemas Multiplexados: Uma Abordagem de Confiabilidade e Manutenabilidade Operacional\" tem como objetivo propor um modelo prático para a manutenção, baseado na confiabilidade e manutenabilidade de componentes. Os dados desse trabalho foram obtidos através de relatórios gerenciais da Empresa de Telecomunicações de São Paulo S/A, no período de janeiro/05 a junho/06, para as topologias de rede em anel e ponto a ponto da cidade de São Paulo, municípios da Grande São Paulo, Vale do Paraíba e Litoral do Estado de São Paulo. Com esses dados, foi utilizado o algoritmo de Weibull, cujo modelo probabilístico permite modelar vários tipos de resultados experimentais e operacionais. Dessa forma, foram determinados a confiabilidade operacional, o Tempo Médio de Bom Funcionamento (MTTF), a manutenabilidade, o Tempo Médio de Reparo (MTTR) e a disponibilidade para os componentes da rede externa óptica e dos equipamentos de rede da topologia de rede em anel e ponto a ponto. Observou-se que o equipamento de rede de Multiplexação Densa por Divisão do Comprimento de Onda (DWDM) apresenta uma confiabilidade operacional maior que a dos Equipamentos de Rede Tradicionais (ERT), independente da topologia de rede utilizada. Comparando-se o custo de implantação de uma rede óptica com DWDM e ERT, a uma taxa de transmissão de 2,5 Gbps, pode ser verificado que o custo é aproximadamente sete vezes menor quando se utiliza a rede óptica com DWDM. Por fim, foi feita uma comparação entre o custo total e médio da manutenção corretiva e preventiva para as topologias analisadas. Assim, pode ser concluído que a tecnologia DWDM é a opção mais vantajosa em termos de confiabilidade e manutenabilidade em relação ao ERT. / The work presented under the heading \"Analysis and Synthesis of Multiplexed Systems: An Approach of Reliability and Operational Maintainability\" has as objective to consider a practical model for the maintenance, based on the reliability and maintainability of components. The data of this work had been gotten through management reports of the Company of Telecommunications of São Paulo S/A, in the period of january/05 to june/06, for the in ring and point to point network topologies of the city of São Paulo, cities of the Great São Paulo, Valley of Paraíba and the coast of the State of São Paulo. With these data, it was used the algorithm of Weibull, whose probabilistic model allows to model many types of experimentals and operationals results. Of this form, were determined the operational reliability, the Mean Time To Failure (MTTF), the maintainability, the Mean Time To Repair (MTTR) and the availability for the components of the fiber optic external network and the network equipments of the in ring and point-to-point network topology. It was observed that the network equipment of Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) presents a greater operational reliability that the Traditionals Network Equipments (ERT), independent of the network topology used. Comparing itself the cost of implantation of an fiber optic network with DWDM and ERT, to a rate of transmission of 2,5 Gbps, it could be verified that the cost is approximately seven times lesser when it is used the fiber optic network with DWDM. Finally, a comparison between the total and average cost of the corrective and preventive maintenance for the analyzed topologies was made. So, it can be concluded that the technology DWDM is the option most advantageous in terms of reliability and maintainability in relation to the ERT.