[EN] This Thesis focuses on the study, implementation and characterization of chromatic dispersion tailoring employing both optical fiber and photonic integrated waveguides. Chromatic dispersion causes that the different spectral components of an optical pulse travel at different velocities. This effect can be separated into two different fundamental contributions, material dispersion and waveguide dispersion. Chromatic dispersion can be tailored through the design of the structural parameters of the device in order to obtain specific characteristics in the resulting dispersion profile such as low values of dispersion and/or zero dispersion at a desired wavelength, for example. This approach is very useful in dispersion-dependent applications. In this PhD, we investigate chromatic dispersion tailoring in two different transmission mediums, photonic integrated waveguides and optical fiber. In the first case, two different geometries of Silicon-on-Insulator (SOI) integrated waveguides, strip and slot, are considered. By varying structural parameters such as the cross-section, aspect ratio or fill factor, different chromatic dispersion profiles are obtained. In addition, the influence of the slot location is evaluated. This study is carried out using simulation software in order to obtain the effective refractive index profile as a function of wavelength, which is later differentiated to obtain the final dispersion values. Besides, chromatic dispersion in both waveguide geometries is experimentally measured using an interferometer technique. In the second case, the chromatic dispersion present in a tapered fiber is studied. A tapered fiber consists of a narrow waist located between two transition regions and it allows the modification of the conventional propagation conditions due to the interference between the modes propagating through the waist. This interference between modes creates a transmission pattern which depends on the waist length and the effective refractive indexes of the modes travelling through the waist. By applying stress to the tapered fiber its interference pattern can be modified. Chromatic dispersion profile of tapered fibers is obtained, tailored and compared with the dispersion profile of conventional single-mode fibers. / [ES] Esta Tesis se centra en el estudio, implementación y caracterización del control de la dispersión cromática empleando tanto fibra óptica como guías integradas fotónicas. La dispersión cromática provoca que las distintas componentes espectrales asociadas con el pulso óptico viajen a diferentes velocidades. Este efecto puede ser dividido en sus dos contribuciones fundamentales, la dispersión del material y la dispersión de la guía. La dispersión cromática puede ser controlada a través del diseño de los parámetros estructurales del dispositivo para poder obtener así determinadas características en el perfil de dispersión resultante como por ejemplo bajos valores o localización de la longitud de onda de dispersión cero en una longitud de onda deseada. Este método es muy útil en aplicaciones dependientes de la dispersión. En esta Tesis, investigamos el control de la dispersión cromática en dos medios de transmisión diferentes, las guías fotónicas integradas y la fibra óptica. En el primer caso, se consideran dos geometrías diferentes de guías integradas en silicio, las guías convencionales y las guías ranuradas. Mediante la modificación de los parámetros estructurales como la sección transversal de la guía, su relación de aspecto o el factor de llenado, se obtienen diferentes perfiles de dispersión cromática. Además, se evalúa la influencia de la situación de la ranura. Mediante software de simulación, se obtiene el perfil de índice de refracción efectivo en función de la longitud de onda, que posteriormente se deriva y se obtiene el valor de la dispersión. Asimismo, se mide experimentalmente la dispersión en ambas geometrías utilizando una técnica interferométrica. En el segundo caso, se analiza la dispersión cromática que presenta una fibra de tipo taper. Esta geometría consiste en una cintura estrecha situada entre dos regiones de transición y permite la modificación de las condiciones de propagación convencionales debido a la interferencia entre los modos que se propagan por la cintura, que crea un patrón de transmisión dependiente de la longitud de la cintura y de los índices efectivos de los modos. Aplicando tensión sobre la fibra, su patrón de interferencia puede ser modificado. La dispersión cromática de las fibras taper se obtiene, se modifica y se compara con el perfil de dispersión de una fibra convencional. / [CAT] La tesi a exposar se centra en l'estudi, implementació i caracterització del control de la dispersió cromàtica empleant la fibra òptica i les guies integrades fotòniques. La dispersió cromàtica provoca que els distints components espectrals associats amb la pols òptica viatgen a diferents velocitats. Aquest pot dividir-se en les dos contribucions fonamentals corresponents: la dispersió del material i la dispersió de la guia. La dispersió cromàtica pot controlar-se a través del disseny dels paràmetres estructurals del dispositiu per poder obtindre aixi determinades característiques en el perfil de dispersió resultant, com per exemple, baixos valors o localizació de la longitud d'ona de dispersió zero a una longitud d'ona desitjada. No obstant això, aquest mètode és molt útil en aplicacions depenents de la dispersió. A més a més, investiguem el control de dispersió cromàtica en dos mitjans de transmissió diferents, les guies fotòniques integrades i la fibra òptica. D'una banda, es consideren dos geometries diferents de guies integrades en silici, les guies convencionals i les ranurades. Mitjançant la modificació dels paràmetres estructurals com la secció transversal de la guia, la relació d'apecte o el factor d'ompliment, obtenim diferents perfils de dispersió cromàtica. Fins i tot, s'avalua la influència de la situació de la ranura. Mitjançant el programari de simulació, obtenim el perfil d'índex de refracció efectiu en funció de la longitud d'ona, que posteriorment es derivarà i s'obrindrà el valor de la dispersió. Tanmateix, es mesura experimentalment la dispersió en les dos geometries utilitzant una tècnica interferomètrica. D'altra banda, analitzam la dispersió cromàtica que presenta una fibra de tipus taper. Aquesta consisteix en una cintura estreta situada entre dos regions de transició que, ens permet la modificació de les condicions de propagació convencional com a causa d'una interferència entre els modes que es propaguen per la cintura i els índex efectius dels modes. Si apliquem tensió sobre la fibra, el seu patró d'interferència podria ser modificat. La dispersió d'una fibra cromàtica de les fibres taper s'obté, es modific i es compara amb el perfil de dispersió d'una fibra convencional. / Mas Gómez, SM. (2015). Dispersion tailoring in both integrated photonics and fiber-optic based devices [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54113 / TESIS

En esta tesis doctoral se presentan unos dispositivos ópticos capaces de medir varias magnitudes físicas útiles para los ingenieros en el ámbito de la construcción. Estos sensores ópticos son capaces de medir las variaciones de la deformación, temperatura y pH en estructuras de ámbito civil tales como puentes, o incluso túneles o diques para monitorizar la salud estructural de las mismas. Así pues, se presentan los sensores de deformación y temperatura basados en FBG desarrollados y calibrados en el Grupo de Comunicaciones Ópticas y Cuánticas (GCOC) del Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (iTEAM) y se expone un caso de aplicación real de estos sensores en la construcción de un puente para tráfico rodado construido mediante la técnica de lanzamiento por incrementos sucesivos para la ronda sur metropolitanna de Bilbao. También se presentan dos sensores ópticos de PH que utilizan hidrogles con dos tecnologías diferentes. Uno de estos sensores está basado en la intensidad óptica y el otro en las propiedades frecuenciales de las resonancias en una cavidad Fabry-Pérot en fibra. Para que la monitorización de estos sensores çopticos sea autónomna, remota y progrmamable, se ha diseñado un sistema de monitorización alimentado por energía fotovoltaica y se ha desarrollado un programa informático capaz de ser ajustado para realizar la adquisición de datos en periodos de tiempo determinados y con posibilidad de implementar alarmas cuando las medidas superen unos umbrales definidos. Además, también se presenta un sistema de monitorización de sensores ópticos novedoso basado en la correlación de pulsos ópticos.Este sistema realiza medidas integradas y se ofrece la posibilidad de separación de la zona a monitorizarse en regiones más pequeñas mediante el empleo de reflectores parciales. Se expliarán dos tipos de reflectores: los reflectores selectivos en longitud de onda y los reflectores parciales de intensidad, realizando ensayos para calibrar las respuestas / Bueno Martínez, A. (2012). Diseño de técnicas de interrogación y sensores en fibra para el sector de la construcción [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16272 / Palancia

Esta tesis se centra en el estudio de la aplicabilidad que dos disciplinas, la fotónica de microondas (MWP) y las comunicaciones cuánticas, pueden aportar en el desarrollo de nuevos sistemas de distribución de clave cuántica (QKD). El objetivo principal es el análisis y la validación experimental de sistemas QKD en la técnica de codificación en frecuencia (FC-QKD), por medio de distintas configuraciones de moduladores. Los sistemas FC-QKD permiten la incorporación de técnicas de multiplexación empleadas en MWP, por ello, se presenta un sistema basado en multiplexación de la subportadora (SCM) y multiplexación en longitud de onda (WDM) que permite la correcta distribución de claves mediante el protocolo BB84. Los sistemas SCM-QKD presentan algunas ventajas como su alta eficiencia espectral y la posibilidad de compartir una única fuente para todos los canales. Esto reduce considerablemente la complejidad del sistema y permite incorporar la técnica WDM aumentando el número de claves que se transmiten paralelamente y transmitiendo la informacióon de estas junto a canales clásicos sobre la misma fibra óptica. Para entender las funcionalidades de los sistemas FC-QKD se ha realizado un análisis teórico, que permite obtener expresiones para la tasa de error de bit (QBER) y la tasa de transmisión de clave, teniendo en cuenta los diferentes factores limitantes de los sistemas SCM-QKD, incluyendo la dispersión de la fibra y los efectos de intermodulación. Complementando este análisis teórica, se desarrolla diferentes esquemas experimentales en el laboratorio para evaluar la viabilidad experimental de este tipo de estructuras y tecnologías para su uso en sistemas QKD. Finalmente se presenta un sistema con cuatro canales independientes consiguiéndose una tasa de bit en crudo de 10 kb/s por canal, con un QBER por debajo del 2% y un enlace de 11 km. Estos resultados abren el camino para el uso de estos sistemas QKD en redes ópticas. / Ruiz Alba Gaya, A. (2012). Sistemas de Distribución de Clave Cuántica Basados en Codificación en Frecuencia [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16699 / Palancia

El objetivo de esta tesis es el diseño, fabricación y caracterización de láseres de fibra como fuentes ópticas compactas con aplicaciones de fotónica de microondas, como son la generación de ondas en la banda de microondas-milimétricas y la conversión analógico-digital asistida ópitcamente. Las prestaciones de la tecnología electrónica en estas aplicaciones están limitadas para frecuencias de trabajo de decenas de GHZ. En este contexto, la tecnología óptica ha encontrado aplicaciones potenciales con el fin de extender las especificaciones de sistemas de microondas tradicionales. En particular, los láseres de de fibra se presentan como fuentes ópticas fiables de coste reducido las cuales están ganando interés como soluciones compactas en comparación con láseres de estado sólido. Esta tesis presenta el desarrrollo de un láser de fibra de realimentación distribuida capaz de emitir en dos longitudes de onda en régimen continuo para la generación de señales de microondas por fotomezclado. La cavidad óptica está constituida por una red de difracción de Bragg grabada en una fibra dopada con erbio, en la que se aplican dos desfases puntuales. La sintonización dinámica de la diferencia de frecuencia de los dos modos emitidos se lleva a cabo mediante el empleo de dos actuadores piezoeléctricos controlados por una fuente de tensión continua. Tras la fotodetección de la salida del láser se obtiene una señal de microondas con un rango de sintonización continuo de 0.12-7 GHz. La máxima frecuencia de sintonización viene limitada por el ancho de banda espectral de la red de difracción. Por ello, se ha estudiado una segunda configuración del láser con el fin de incrementar el rango de sintonización. La implementación de dos cavidades de realimentación distribuida con diferentes frecuencias de emisión en la misma fibra dopada permite un control más versátil de las frecuencias de emisión de ambos modos ópticos. Esta fuente altamente compacta y sencilla es capaz de proporcionar un / Villanueva Ibáñez, GE. (2012). Continuous Wave and Pulsed Erbium-Doped Fiber Lasers for Microwave Photonics Applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17801 / Palancia

The aim of the doctoral thesis is the study of Terahertz time domain spectrometers relying on telecommunication fiber technology. Optical fiber offers low losses, high stability and compactness, features that ease the deployment of this kind of sensing instruments in industrial scenarios. The development of terahertz signal sources working at telecom wavelengths has enabled the employment of mature, telecom-related photonic components that allowed a transition within THz research from being mainly object of scientific interest to an application-oriented technology. In this thesis, fiber terahertz systems utilizing ultrafast photoconductors with integrated antenna structures have been investigated at different levels, including the control of the photoconductor structure, as well as at instrument and system levels. The carrier transport in InGaAs-InAlAs multilayer hetero-structures, present in the employed photoconductive antennas, has been investigated under the additional injection of a continuous optical wave. By varying the amplitude level of the respective optical signal injected into either the emitter or the receiver, it has been shown that the amplitude of the detected photocurrent could be controlled without affecting its bandwidth. Unlike increasing the optical power of the pulsed signal, raising the continuous optical power results in a reduction of the measured photocurrent. This lowering of the conductivity is related to changes in the instantaneous carrier momentum relaxation time in the photoactive material, rather than to variations of the free carrier density level. This behavior affects systems including continuous-wave optical components, as, for instance, optical amplifiers. The effect has been further exploited to modulate the operation conditions of photoconductive antennas, enabling an all-optical control of the THz amplitude. This represents a method to implement a signal modulation, necessary, for instance, for lock-in signal detection. Different industrial applications and THz imaging systems require fast data acquisition. Slow, stepwise working mechanical optical delay lines are about to be replaced by faster schemes. A fast THz-time-domain spectroscopy system using a coil-based rapid mechanic delay line has been set up and analyzed. A convenience of usage of optical fibers is the simplicity of signal multiplication and distribution. It can be exploited to allow centralized operation of a set of parallel terahertz sensing units. A centralized architecture with optical source sharing simplifies the implementation as well as the cost of nondestructive inspection platforms, where several sensing units would have to work in the same facility, for example at quality control in factories or security checkpoints. The cost of such a distribution system is evaluated, its feasibility experimentally demonstrated, and key features relevant to the system performance are discussed. The present document is formally structured in a brief introduction, Chapter 2, which review common terahertz technology as a whole, with the focus on optoelectronic schemes and respective technology in the telecom band. Chapter 3 includes work carried out dealing with the carrier dynamics under continuous optical wave irradiation of the photoconductive antenna modules and the application of the effect as modulation method. Chapter 4 deals with the implementation of the fast delay in the system and Chapter 5 describes and analyses architecture for parallel, remotely controlled sensing. Finally, Chapter 6 provides conclusion and future work perspectives. / El objetivo de la presente Tesis Doctoral es el estudio de espectroscopios temporales de Terahercios basados en tecnología de fibra óptica para telecomunicaciones. La fibra óptica ofrece bajas pérdidas de propagación, alta estabilidad y la capacidad de implementar sistemas robustos y compactos, características que facilitan el despliegue de este tipo de instrumentos de sensado en escenarios industriales. El desarrollo de fuentes de THz que operan en la banda infrarroja empleada en telecomunicaciones permite el uso de componentes maduros de la industria de las comunicaciones ópticas, lo que a su vez se ha traducido en una transición desde el uso de la banda de THz básicamente para intereses científicos al desarrollo de sistemas para aplicaciones industriales. En la presente tesis se investigan sistemas de THz basados en antenas fotoconductivas y fibra óptica a distintos niveles: control de la estructura fotoconductiva, instrumento y sistema. El transporte de portadores en heteroestructuras multicapa InGaAs-InAlAs, empleadas actualmente en antenas fotoconductivas, se ha investigado bajo la inyección de una onda óptica continua. Se ha observado que variando el nivel de amplitud de esta onda continua tanto en el emisor como en el receptor es posible controlar la fotocorriente detectada sin afectar a su ancho de banda. A diferencia de un incremento en la potencia óptica de la señal pulsada, elevar el nivel de continua resulta en una reducción de la fotocorriente medida. Esta reducción de la conductividad se relaciona con cambios en el tiempo de relajación del momento de los portadores en el material fotoactivo en lugar de variaciones de la densidad de portadores libres. Este comportamiento puede tener un efecto en sistemas que introduzcan componentes ópticos continuos como por ejemplo sistemas de sensado que empleen amplificadores ópticos. Este efecto puede ser usado para modular las condiciones de operación de las antenas fotoconductivas permitiendo el control todo-óptico del sistema. Este método permite modular la señal, lo que resulta necesario por ejemplo para realizar detección lock-in. Tanto diferentes aplicaciones industriales como los sistemas de imagen en THz requieren sistemas rápidos de captura. Para ello es necesario sustituir las líneas de retardo ópticas tradicionales basadas en motores paso-a-paso por otros sistemas de mayor velocidad. Se ha implementado y caracterizado un sistema THz-TDS usando una línea de retardo rápida basada en bobinas de voz. Una característica fundamental de la fibra óptica es su extraordinaria simplicidad para realizar la distribución de señales ópticas. Esta característica puede ser explotada para permitir la operación centralizada de un conjunto paralelo de sensores de THz. Una arquitectura centralizada en la que la fuente óptica se comparte entre muchos sensores simplifica la implementación y reduce el coste de sistemas de inspección no destructiva que requieran de múltiples sensores en paralelo, como, por ejemplo, en control de calidad industrial o en controles de seguridad. Se ha evaluado el coste de estos sistemas distribuidos, se ha validado experimentalmente su viabilidad y se han identificado y estudiado sus prestaciones. El documento de la tesis doctoral se estructura formalmente en una breve introducción, el capítulo 2, en el que se revisa la tecnología de THz en su conjunto, los esquemas optoelectrónicos y el uso de tecnologías ópticas basadas en la banda de las telecomunicaciones. El capítulo 3 incluye el estudio realizado sobre la dinámica de los portadores bajo la irradiación dela antena fotoconductiva con una onda óptica continua y su uso como técnica de modulación. El capítulo 4 trata con la implementación de un sistema THz-TDS rápido mientras que el capítulo 5 describe y analiza una arquitectura de sensado paralela para reducir costes. Finalmente el capítulo 6 recoge las conclusiones y futuras líneas de actuación. / L'objectiu de la present Tesi Doctoral és l'estudi d'espectroscopis temporals de terahertzs basats en tecnologia de fibra òptica per a telecomunicacions. La fibra òptica ofereix baixes pèrdues de propagació, alta estabilitat i la capacitat d'implementar sistemes robustos i compactes, característiques que faciliten el desplegament d'aquest tipus d'instruments de sensat en escenaris industrials. El desenvolupament de fonts de THz que operen a la banda infraroja emprada en telecomunicacions permet l'ús de components madurs de la indústria de les comunicacions òptiques, el que al seu torn s'ha traduït en una transició des de l'ús de la banda de THz bàsicament per interessos científics al desenvolupament de sistemes per a aplicacions industrials. En la present tesi s'investiguen sistemes de THz basats en antenes fotoconductivas i fibra òptica a diferents nivells: control de l'estructura fotoconductiva, instrument i sistema. El transport de portadors en heteroestructures multicapa InGaAs-InAlAs, emprades actualment en antenes fotoconductivas, s'ha investigat sota la injecció d'una ona òptica contínua. S'ha observat que variant el nivell d'amplitud d'aquesta ona contínua tant en l'emissor com en el receptor és possible controlar la fotocorriente detectada sense afectar el seu ample de banda. A diferència d'un increment en la potència òptica del senyal polsada, elevar el nivell de contínua resulta en una reducció de la fotocorrent mesurada. Aquesta reducció de la conductivitat es relaciona amb canvis en el temps de relaxació del moment dels portadors en el material fotoactiu en lloc de variacions de la densitat de portadors lliures. Aquest comportament pot tenir un efecte en sistemes que introdueixin components òptics continus com ara sistemes de sensat que utilitzen amplificadors òptics. Aquest efecte pot ser usat per modular les condicions d'operació de les antenes fotoconductivas permetent el control tot-òptic del sistema. Aquest mètode permet modular el senyal, el que resulta necessari per exemple per realitzar detecció lock-in. Tant diferents aplicacions industrials com els sistemes d'imatge en THz requereixen sistemes ràpids de captura. Per a això és necessari substituir les línies de retard òptiques tradicionals basades en motors pas-a-pas per altres sistemes de major velocitat. S'ha implementat i caracteritzat un sistema THz-TDS usant una línia de retard ràpida basada en bobines de veu. Una característica fonamental de la fibra òptica és la seua extraordinària simplicitat per realitzar la distribució de senyals òptiques. Aquesta característica pot ser explotada per a permetre l'operació centralitzada d'un conjunt paral·lel de sensors de THz. Una arquitectura centralitzada en la qual la font òptica es comparteix entre molts sensors simplifica la implementació i redueix el cost de sistemes d'inspecció no destructiva que requereixin de múltiples sensors en paral·lel, com, per exemple, en control de qualitat industrial o en controls de seguretat . S'ha avaluat el cost d'aquests sistemes distribuïts, s'ha validat experimentalment la seua viabilitat i s'han identificat i estudiat les seues prestacions. El document de la tesi doctoral s'estructura formalment en una breu introducció, capítol 2, en el qual es revisa la tecnologia de THz en el seu conjunt, els esquemes optoelectrònics i l'ús de tecnologies òptiques basades en la banda de les telecomunicacions. El capítol 4 inclou l'estudi realitzat sobre la dinàmica dels portadors sota la irradiació de la antena fotoconductiva amb una ona òptica contínua i el seu ús com a tècnica de modulació. El capítol 5 tracta la implementació d'un sistema THz-TDS ràpid mentre que el capítol 6 descriu i analitza una arquitectura de sensat paral·lela per reduir costos. Finalment, el capítol 7 recull les conclusions i futures línies d'actuació. / Bockelt, AS. (2017). Fiber-based Terahertz Time-Domain Spectroscopy Systems Operated in the Telecom Band [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86148 / TESIS

[ES] Las fibras ópticas son dispositivos muy utilizados en el campo de las telecomunicaciones desde su descubrimiento. En las últimas décadas, las fibras ópticas comenzaron a utilizarse como sensores fotónicos. Los primeros trabajos se centraron en la medición de unas dimensiones físicas en un punto específico. Posteriormente, surgió la posibilidad de medir las propiedades de la fibra óptica en diferentes puntos a lo largo de la fibra. Este tipo de sensores se definen como sensores distribuidos. Los componentes optoelectrónicos fueron desarrollados e investigados para telecomunicaciones. Los avances en las telecomunicaciones hicieron posible el desarrollo de sistemas de interrogación para sensores de fibra óptica, creciendo en paralelo con los avances de las telecomunicaciones. Se desarrollaron sistemas de interrogación de fibra óptica que permiten el uso de una única fibra óptica monomodo estándar como sensor que puede monitorear decenas de miles de puntos de detección al mismo tiempo. Los métodos que extraen la información de detección de la señal reflejada en la fibra óptica son los más empleados debido a la facilidad de acceso al sensor y la flexibilidad de estos sistemas. Los más estudiados son la reflectometría en dominios de tiempo y frecuencia. La reflectometría óptica en el dominio del tiempo (OTDR) fue la primera técnica utilizada para detectar la posición de los fallos en las redes de comunica-ción de fibra óptica. El OTDR sensible a la fase hizo posible detectar la elongación y la temperatura en una posición específica. Paralelamente, los gratings de Bragg (FBG) se convirtieron en los dispositivos más utilizados para implementar sensores en fibra óptica discretos. Se desarrollaron técnicas de multiplexación para realizar la detección en múltiples puntos utilizando FGBs. La reflectometría realizada interrogando arrays de FBG débiles demuestra que mejora el rendimiento del sistema en comparación al uso de una fibra monomodo. Los sistemas de interrogatorio actuales tienen algunos inconvenientes. Algunos de ellos son velocidad de interrogatorio limitada, grandes dimensiones y alto costo. En esta tesis doctoral se desarrollaron nuevos sistemas de interrogación y sensores de fibra óptica para superar algunos de estos inconvenientes. Los sensores de fibra óptica de plástico demuestran ser una plataforma innovadora para desarrollar nuevos sensores y sistemas de interrogación de bajo costo y fáciles de implementar para fibras de plástico comerciales. Se investigó la reflectometría en el dominio del tiempo y las técnicas fotónicas de microondas para la interrogación de una matriz de rejillas débiles que permitieron simplificar el sistema de interrogación para la detección de temperatura y vibración. / [CA] Les fibres òptiques són dispositius molt utilitzats en el camp de les telecomunica-cions des del seu descobriment. En les últimes dècades, les fibres òptiques van començar a utilitzar-se com a sensors fotònics. Els primers treballs es van centrar en el mesurament d'unes dimensions físiques en un punt específic. Posteriorment, va sorgir la possibilitat de mesurar les propietats de la fibra òptica en diferents punts al llarg de la fibra. Aquest tipus de sensors es defineixen com a sensors distribüits. Els components optoelectrònics van ser desenvolupats i investigats per a telecomunicacions. Els avanços en les telecomunicacions van fer possi-ble el desenvolupament de sistemes d'interrogació per a sensors de fibra òptica, creixent en paral·lel amb els avanços de les telecomunicacions. Es van desenvolupar sistemes d'interrogació de fibra òptica que permeten l'ús d'una única fibra òptica monomodo estàndard com a sensor que pot monitorar desenes de milers de punts de detecció al mateix temps. Els mètodes que extreuen la informació de detecció del senyal reflectit en la fibra òptica són els més utilitzats a causa de la facilitat d'accés al sensor i la flexibilitat d'aquests sistemes. Els més estudiats són la reflectometría en dominis de temps i freqüència. La reflectometría òptica en el domini del temps (OTDR) va ser la primera tècnica utilitzada per a detectar la posició de les fallades en les xarxes de comunicació de fibra òptica. El OTDR sensible a la fase va fer possible detectar l'elongació i la temperatura en una posició específica. Paral·lelament, els gratings de Bragg (FBG) es van convertir en els dispositius més utilitzats per a implementar sensors en fibra òptica discrets. Es van desenvolupar tècniques de multiplexació per a realitzar la detecció en múltiples punts utilitzant FGBs. La reflectometría realitzada interrogant arrays de FBG febles demostra que millora el rendiment del sistema en comparació a l'ús d'una fibra monomodo. Els sistemes d'interrogatori actuals tenen alguns inconvenients. Alguns d'ells són velocitat d'interrogatori limitada, voluminositat i alt cost. En aquesta tesi doctoral es van desenvolupar nous sistemes d'interrogació i sensors de fibra òptica per a superar alguns d'aquests inconvenients. Els sensors de fibra òptica de plàstic demostren ser una plataforma innovadora per a desenvolupar nous sensors i siste-mes d'interrogació de baix cost i fàcils d'implementar per a fibres de plàstic comercials. Es va investigar la reflectometría en el domini del temps i les tècniques fotòniques de microones per a la interrogació d'una matriu de reixetes febles que van permetre simplificar el sistema d'interrogació per a la detecció de temperatura i vibració. / [EN] Optical fibers are devices largely used in telecommunication field since their discovery. In the last decades, optical fibers started to be used as photonic sensors. The first works were focused on the measurement of physical dimensions to a specific point. Afterward, emerged the possibility to measure the optical fiber properties at different locations along the fiber. These kinds of sensors are defined as distributed sensors. The optoelectronic components were developed and investigated for telecommunications. The progress in telecommunication made possible the development of optical fiber sensors interrogation systems, growing in parallel with the advances of telecommunications. Optical fiber interrogation systems were developed to use a single standard monomode optical fiber as a sensor that can monitor tens of thousands of sensing points at the same time. The methods that extract the sensing information from the backscattered signal in the optical fiber are widely employed because of the easiness of access to the sensor element and the flexibility of these systems. The most studied are the reflectometry in time and frequency domains. The optical time domain reflectometry (OTDR) was the first technique used to detect the position of the failures in the optical fiber communication networks. Using phase sensitive OTDR it is possible to sense strain and temperature at a specific position. In parallel, fiber Bragg gratings (FBGs) became the most widely used devices to implement discrete optical fiber sensors. Multiplexing techniques were developed to perform multi points sensing using these gratings. The reflectometry performed interrogating weak FBGs arrays demonstrate to improve the performance of the system employing a single mode fiber. The interrogation systems nowadays have some drawbacks. Some of them are limited speed of interrogation, bulkiness, and high cost. New interrogation systems and optical fiber sensors were developed in this doctoral thesis to overcome some of these drawbacks. Plastic optical fiber sensors demonstrate to be an innovative platform to develop both new sensors and low cost, easy to implement interrogation systems for commercial plastic fibers. Reflectometry in time domain and microwave photonic techniques were investigated for the interrogation of weak gratings array allowed to simplify the interrogation system for the sensing of temperature and vibration. / I would like to greatly thank the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Program that funded the research described in this thesis under the Marie Sklodowska-Curie Action Grant Agreement 722509. / Sartiano, D. (2021). Design of optical fiber sensors and interrogation schemes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/161357 / TESIS

Con el presente trabajo se busca ampliar la masificación del uso de los PROYECTOS REGIONALES y de la RDNFO, a través de una extensión de red de fibra óptica hasta la casa (FTTH) desde un gabinete outdoor soportado en un poste propio en la vía pública, para lo cual se debe interconectar el equipo OLT de la red FTTH con los equipos router ubicados en los nodos de distribución de la red de transporte de los proyectos regionales; quien a su vez conmutará el tráfico a la RDNFO para que transporte toda la información hasta la salida internacional y se pueda resolver las consultas de navegación de los usuarios en los servidores locales o internacionales. Para ello, se identificará los recursos de red usados en la RDNFO y los proyectos regionales a fin de identificar el nivel de enrutamiento; lo cual definirá si se configurará la OLT del presente trabajo a nivel de capa 2 o capa 3; además se deberá identificar los recursos necesarios que permitan suministrar la energía a los equipos activos en el gabinete outdoor a instalar; con esta información se elaborará una tabla de IP para cada OLT a nivel nacional así como, una tabla de recursos de energía para caracterizar a cada equipo, los cuales serán monitoreados desde un servidor fijo para tener un estado en tiempo real de los servicios activos, así como, del estado de los mismos. Cabe precisar que esta solución permite ahorrar en el costo de compra de terrenos, demolición, diseño, construcción, permisos, etc; además que al tener inmerso las OLT y ODF en gabinetes outdoor que estarán en postes sobre la vía pública no generará un impacto social de la magnitud de la construcción de un nodo óptico o una estación base; además de la facilidad de implementación; por otro lado, el equipo OLT a proponer en su versión más compacta orientado a zonas rurales tienen capacidad de hasta 64 usuarios por puertos PON, es decir considerando que la OLT viene con 8 puertos PON tendría una capacidad de atención de hasta 512 ONU (equipos de usuario), pudiendo ampliar esta capacidad a demanda, acondicionando unidades de rack en el gabinete a fin de instalar nuevos equipos gpon; finalmente se identificará la zona de los usuarios potenciales para el diseño de la red FTTH por distrito, identificando la cantidad y tipo de splitter a usar considerando el rango de potencia de las ONU; con lo cual se elaborará el expediente para solicitar los permisos a las entidades competentes. / The present work seeks to expand the mass use of the REGIONAL PROJECTS and the RDNFO, through an extension of the fiber to the house (FTTH) from an outdoor cabinet supported on its own pole on the public road, for which the OLT equipment of the FTTH network must be interconnected with the router equipment located in the distribution nodes of the transport network of the regional projects; who in turn will switch the traffic to the RDNFO so that it transports all the information to the international exit and can resolve user navigation queries on local or international servers. For this, the network resources used in the RDNFO and the regional projects will be identified in order to identify the routing level; which will define whether the OLT of this work will be configured at layer 2 or layer 3 level; In addition, the necessary resources must be identified that allow power to be supplied to the active equipment in the outdoor cabinet to be installed; With this information, an IP table will be prepared for each OLT at the national level, as well as a table of energy resources to characterize each equipment, which will be monitored from a fixed server to have a real-time status of the active services; as well as their status. It should be noted that this solution saves on the cost of purchasing land, demolition, design, construction, permits, etc; In addition, having the OLT and ODF immersed in outdoor cabinets that will be on poles on public roads will not generate a social impact of the magnitude of the construction of an optical node or a base mobile station; in addition to the ease of implementation; On the other hand, the OLT equipment to be proposed in its most compact version oriented to rural areas has a capacity of up to 64 users per PON port, that is, considering that the OLT comes with 8 PON ports, it would have a capacity of up to 512 ONUs (equipment of user), being able to expand this capacity on demand, conditioning rack units in the cabinet in order to install new gpon equipment; Finally, the zone of potential users for the design of the FTTH network per district will be identified, identifying the quantity and type of splitter to be used considering the power range of the ONUs; with which the file will be elaborated to request the permits to the competent entities.

El presente proyecto de tesis consiste en el análisis de la red de transmisión del Perú hasta fines del año 2010 en el cual se puede observar niveles de saturación de capacidad en las regiones de la sierra y selva del país debido al uso de tecnologías de baja capacidad (radio SDH/PDH y satélite), así como una topología de enlaces puntopunto que genera un uso ineficiente de los recursos y no permite una mejor escalabilidad de la red. Para solucionar ambos problemas, el presente proyecto de tesis propone un diseño que permita la expansión y evolución de la red de la actual red de transmisión del Perú a una red óptica inteligente basada en ASON(Automatic Switched Optical Network)+DWDM. La palabra “inteligente” se refiere a la implementación de una capa de control en la tecnología ASON, la cual es capaz de realizar funciones de enrutamiento a nivel óptico. Esta funcionalidad evita la necesidad de siempre entregar el tráfico a un router de capa 3 que se encargue del enrutamiento y para luego devolver el tráfico al equipo de transmisión. De esta manera se libera la carga de tráfico en los routers IP y se reduce el tamaño y complejidad requerido de los mismos. Se realiza también, como caso de estudio, el análisis del despliegue de un backbone inteligente nacional de Oi (Telemar) en Brasil para comenzar a demostrar la viabilidad de replicar un proyecto así en Perú. Luego de realizar todo el estudio del marco teórico sobre las funcionalidades y especificaciones de la tecnología ASON, se realiza un estudio de mercado basado en la estimación de la demanda a 10 años para los diferentes servicios de banda ancha que finalmente sustentarán la necesidad de incrementar considerablemente la capacidad de transmisión actual. El diseño de la solución y la definición de la cantidad de nodos principales (OTM) y amplificadores ópticos (OLA) se realiza en base a la capacidad de transmisión requerida, distribuida en los departamentos del sur del Perú (Costa y Sierra) con una topología de tipo malla que permita el aseguramiento del tráfico por diferentes rutas y que permita aprovechar al máximo las bondades de la tecnología ASON. Luego analizar tres posibles proveedores se elige a Huawei para la solución de los equipos con su modelos OSN8800/6800 con transpoders de 40G. El análisis de rentabilidad realizado en base a los precios referenciales de los equipos, los costos de inversión en infraestructura y los ingresos recurrentes por los servicios de banda ancha, demuestra que el proyecto es rentable con un periodo de recupero de 7 años.

El control adecuado de la temperatura del medio en el que funcionan los transformadores de potencia implica la protección del equipo para evitar fallas imprevistas, de modo tal que prolongue su vida útil. Existen sistemas de medición y control de dicha temperatura que se mantienen vigentes por mucho tiempo; sin embargo, el desarrollo de la tecnología permite encontrar nuevas formas de adquisición de valores y monitoreo de dicho parámetro. En este caso las propiedades que tiene la fibra óptica de plástico van más allá del aprovechamiento en el área de las comunicaciones. Sus propiedades específicas hacen que podamos medir y monitorear la temperatura de una manera confiable. Por tal motivo, en el presente trabajo de tesis se propone el diseño de un equipo aplicado a la medición y monitoreo de la temperatura interna de transformadores, usando un sensor óptico.

Los sistemas de supervisión remota son sistemas que permiten estar totalmente informados de cual es el estado de una red ya sea de cualquier tipo, así como también permite realizar un seguimiento de la operación de la red a través de los históricos almacenados mediante el sistema de notificación de alarmas que posee. En diversos lugares del país se utiliza aun un sistema de supervisión eventual y no continua lo que lleva a un mayor riesgo de posibles fallas en la red debido al degradamiento de los medios de transmisión producto del tiempo y las condiciones climatológicas. En este contexto, el objetivo principal de la presente investigación está orientado a diseñar un sistema de supervisión de la planta externa de fibra óptica para las redes de telefonía pública en Lima Metropolitana. El presente estudio se divide en cuatro capítulos: En el primer capítulo se analiza la problemática que envuelve la supervisión de una red de fibra óptica en forma eventual y no continua. En el segundo capítulo, se definen los conceptos base así como los diversos elementos involucrados en la transmisión por fibra óptica, que nos permitirán llegar a un modelo deseado de monitoreo remoto. En el tercer capítulo, se determina el modelo a ser usado así como todas las partes por los cuales está conformado, el centro de gestión y los indicadores necesarios que nos darán a conocer el grado de satisfacción en el servicio brindado; y finalmente, en el cuarto capítulo se muestra la metodología y el procedimiento utilizado para el diseño de un sistema de monitoreo remoto y se establecen las características del sistema. Como conclusión principal se obtiene que con un sistema de monitoreo o supervisión remota busca la mejora en los servicios de calidad y a su vez soportar la carga de tráfico de los usuarios con un servicio confiable y oportuno para una demanda cada vez más creciente de nuevos servicios futuros.