Orientador: Attilio Jose Giarola / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-13T23:28:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_ReginaMariadeFelice_D.pdf: 6373144 bytes, checksum: da0d789ce3a47ec1612c572c3254b46e (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Neste trabalho é feito um estudo da influência do perfil de índice de refração na radiação devido a curvas em guias ópticos. O objetivo principal é confirmar a previsão de que pode-se obter uma considerável redução nas perdas por radiação em um guia dielétrico curvo com uma escolha apropriada do perfil de índice de refração. São estudadas, inicialmente, cinco configurações diferentes de guias retangulares com perfil de índice degrau, quais sejam: perfil lateral; vertical na face superior vertical na face inferior, vertical nas faces superior e inferior, simultaneamente e vertical duplo, duas camadas, na face superior. Cada perfil é analisado separadamente para dois tipos de guias, canal e "costela" são obtidas expressões para as constantes de propagação ao longo das direções x e Yi o coeficiente de perda por conversão, c, e o coeficiente de atenuação a. Diversas curvas, relacionando as perdas com os parâmetros das guias também são mostradas. É apresentada, também, uma teria para o projeto de guias dielétricos anisotrópicos com seção reta arbitrária e/ou curvatura. O estudo é feito para coordenadas generalizadas e para estrutura afilada em forma de cone. são obtidos perfis de índice de refração para o guia de forma que a configuração de campo transversa em qualquer seção reta seja independente de sua coordenada longitudinal e nenhuma potência seja transferida para outros modos guiados ou para modos radiados / Abstract: A study of the influence of the index of refraction profile on the radiation due to bends in optical waveguides is developed in this work. One ofthe main objectives is that of confirming the prediction that considerable radiation loss reduction in curved dielectric waveguide is possible to be achieved by an appropriate choice of the index of refraction profile. Five different configurations of rectangular dielectric waveguides with a step index profile are initially studied. They are: a) step lateral profile; b) step vertical profile on the upper face; c) step vertical profile on the lower face; d) step vertical profile on both, upper and lower faces; and e) step double layer vertical profile, with the two dielectric layers on the upper face. Each profile is examined separately for the channel and for the rib waveguides. Expressions are obtained for: a) the propagation constants along the x and y directions; b) the conversion loss coefficient; and c) the attenuation coefficient. Various curves relating the losses with other waveguide parameters are also shown. In addition, a theory for the design of anisotropic dielectric waveguides with tapers and/or bends is also presented. The study is developed using generali~ed coordinate systems. Index of refraction profiles are obtained for the waveguide having a field configuration in each of its cross-section independent of the longitudinal coordinate, such that no power is transfered to othei guided modes or to radiated modes / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Edson Moschim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-22T12:52:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kakimoto_LuisCarlos_M.pdf: 8286485 bytes, checksum: 4b87632e48a313e4c1abcf2321501567 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: As redes de comunicação óptica que empregam a multiplexação por comprimento de onda (WDM ¿ Wavelenght Division Multiplex) tem como fator limitante de seu desempenho seus efeitos de diafonia e de interferência intercanais. Para minimizar estes efeitos, bem como para atenuar os ruídos ópticos grerados pelos componentes ativos da rede são utilizados filtros ópticos. Neste trabalho procuramos analisar o desempenho dos principais tipos de filtros ópticos. Para tanto foram levantadas as funções de transferência em campo destes filtros, que posteriormente foram implementados no simulador de enlaces ópticos PCSIMFO. ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Optical communication network usign WDM ¿ Wavelenght Division Multiplex ¿ are limited by the crosstalk and co-channel interference. To minimize these effects and the loss due to the optical moise generated by actuve components optical filters has been utilized. In this work we analized the performance of the most important types of optical filters. We obtained the field function transfer, that a posteriori, was implemented in a optical simulator called PCSIMFO. ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Attilio Jose Giarola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:47:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RamiroParentede_M.pdf: 6481415 bytes, checksum: c106a130dc29fee82bb87821da8401e4 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: O método das diferenças finitas foi descrito e aplicado a guias dielétricos acoplados índice de refração degrau, com geometria retangular e perfil de A formulação, iniciaImente usada para a análise de guias simples, foi aplicada para o estudo de estruturas acopladas. Características de propagação para guias de interesse prático foram investigadas e alguns dos resultados foram comparados com aqueles obtidos através da técnica de casamento modal, apresentando excelente concordância / Abstract: The finite-difference method was described and applied to coupled dielectric waveguides with a rectangular geometry and with a step index of refraction profile. The formulation, initially used for the analysis of single dielectric waveguides, was applied to the analysis of coupled dielectric waveguides. Propagation characteristics of waveguides with a practical interest were investigated and some of the results were compared with those obtained from the mode-matching technique. A good agreement was observed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Hugo Luis Fragnito / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-21T17:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Planas_SusanaAlicia_D.pdf: 4685374 bytes, checksum: 00bd414a012488fe77fc85bcfd95d6a7 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Filmes de polímeros com cromóforos não lineares são promissores para aplicações em fotônica porque são materiais compatíveis com a tecnologia de fabricação de dispositivos opto-eletrônicos além de terem baixo custo de produção. Filmes de polímeros funcionalizados com corantes orgânicos e orientados sob campo elétrico, possuem resposta rápida e altas propriedades não lineares, fazendo deles ótimos materiais para moduladores e chaves eletro-ópticas (EO). Neste trabalho foram estudados polímeros de PMMA dopados com cromóforos de corantes com propriedades não lineares, confeccionados 1) por dopagem física, 2) sintetizados em cadeia lateral ramificada e 3) reticulados. Os filmes de polímeros foram fabricados por "spin coating" e caracterizados por técnicas Espectroscopía VIS-IV, interferometria, Raios-X e Calorimetria diferencial de varredura. O estudo das propriedades não lineares destes filmes orientados, foi feito através de medidas do coeficiente eletro-óptico e do índice de refração não linear. Valores típicos medidos do coeficiente EO r33 foram de até 18 rm/V. Observamos pela primeira vez que o coeficiente EO diminui com o tempo de irradiação para iluminação em comprimento de onda na região de absorção. Este efeito é irreversível e apresenta uma taxa de decaimento que é diretamente proporcional a intensidade da luz. A partir desta dependência estimamos a taxa de decaimento do coeficiente EO para os níveis de irradiância da luz ambiente, estimando-se assim a "vida útil" do material polado. Este efeito foi atribuído à fotoisomerização. Observamos efeitos novos da tensão do filme sobre o coeficiente EO e sobre seu decaimento. O coeficiente EO pode até duplicar quando a amostra é submetida a deformações e o tempo de decaimento do coeficiente EO quando a amostra é iluminada, mostrou-se muito mais rápido que em amostras sem tensão. Usando a técnica de "z-scan" medimos o índice de refração não linear. Nos polímeros fisicamente dopados obtivemos n2 = -5,3 x 10-12 cm2/W e nos sintetizados n2 = -1,1 x 10-11 cm2/W a 1,06 mm. Estes valores de n2 estão entre os mais altos reportados para materiais transparentes e mostram que estes polímeros são promissores para chaveamento totalmente óptico. Foi demonstrada a viabilidade de se construir guias planares e de canal usando técnicas litográficas. Observamos os modos de propagação dos guias usando a técnica de "M-Iine" / Abstract: Opto-electronic materials for electro-opticaI modulators and switches for optical communications have attracted a great deaI of recent attention. Poled polymer films functionalized with organic dyes as non linear chromophore are promising materials due to their Iarge electro-optic coefficient, fast response, low dielectric constant, and Iow production cost. A serious limitation in these materials is the relaxation of the molecular orientation. However, as we demonstrate, by an appropriate heat treatment (physical aging) during the fabrication process, the orientational relaxation time of the poled films can be greatly improved. Thin films (1-2 mm thick) of functionalized DR1-PMMA (Disperse Red 1 by radical co-po1ymerization of MethyI Methacrylate) deposited on glass substrates by spin coating, and poled at 0.24 MV/cm through a gap of 25 mm between two gold coplanar electrodes. Precise measurements of the electro-optic coefficient, r33, were made by detecting the phase modulation in a Senarmont configuration. In all cases the relaxation dynamics could be fitted to a two exponential decay. In the non treated samples, r33 decayed do zero with time constants of 28 days (fast component of the molecular orientation decay) and 109 days (slow component). In the physically aged samples r33 decayed to 30 % of the fresh value. We demonstrate that physical aging significantly improves the stability of the oriented molecules. Passive planar and channel waveguides were fabricated with both type of polymers: side-chain and crosslinked, using lithographic techniques. The optical propagation inside the waveguides were confirmed by using the M-line technique. We report on the measurement of the nonlinear refractive index, n2, of films of polymethylmethacrylate (PMMA, 7 to 20 mm thick) functionalized with Disperse Red 1 (DR1). The Iarge nonlinear coefficient (n2 = -1.1 x 10-11 cm2/W, l = 1.06 mm), makes this material a promising candidate for all optical switching devices / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador : Hugo Enrique Hernandez-Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-01T04:45:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correia_Davi_M.pdf: 370205 bytes, checksum: b9934bbd32d8ef3260efb36fea6c28da (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado

Orientador : Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezEsquerre_VitalyFelix_D.pdf: 4295145 bytes, checksum: a4cbd5fc7d33f29bdc5a8d1462141ccb (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Esta tese apresenta uma metodologia numérica eficiente e robusta para a análise de estruturas fotônicas tanto em coordenadas cartesianas como cilíndricas, e pressupõe estruturas com índices de refração arbitrários. Os algoritmos, baseados no método dos elementos finitos, foram desenvolvidos no domínio do tempo e da freqüência. A primeira abordagem é baseada no método de propagação de ondas (WPM: Wave Propagation Method), levando-se em conta três esquemas: banda estreita (desprezando a segunda derivada temporal), banda larga (via aproximação de Padé) e banda total (resolvendo a segunda derivada temporal); neste caso utilizaram-se as camadas perfeitamente casadas (PML, Perfectly Matched Layer), para evitar as reflexões nas fronteiras do domínio computacional. A segunda abordagem trata do cálculo das bandas proibidas e da análise modal das chamadas estruturas sobre meios denominados de cristais fotônicos, "photonic crystals". Diversos dispositivos fotônicos são analisados, redes dielétricas planares e, em fibras, guias curvos com cavidades ressonantes (no domínio do tempo) e uma análise detalhada de estruturas periódicas, incluindo-se anisotropia (no domínio da freqüência), que são de grande importância no processamento de sinais ópticos / Abstract: This thesis shows an efficient and powerful numerical metodology to analyze photonic structures in cartesian and cylindrical coordinates and they are supposed to have arbitrary refractive indexes. The algorithms, based on the finite element method, were developed in time and frequency domains. The first algorithm is based on the wave propagation method (WPM) taking into account three schemes: narrow band (the second time derivative is neglected), wide-band (through Padé approximation) and total-band (solving the second time derivative). The Perfectly Matched Layers (PML) were used to avoid undesired reflections from the computational boundaries.. The second algorithm was developed to compute the forbbiden bands and to have a modal analysis of guiding structures called photonic crystals. Several photonic devices were analyzed, slab and fiber dielectric grating, sharp bend guides with ressonant cavities (time domain) and also a detailed analysis of periodic structures, including anisotropy (frequency domain), is also done. These photonic devices are important for optical signal processing / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:23:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BravoRoger_LeonardoLorenzo_D.pdf: 9758028 bytes, checksum: 8397616c7678b1b613e1954f4b68c480 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Modelos eficientes de simulação para a análise da propagação de pulsos ultracurtos, através de dispositivos de óptica integrada de geometria planar e cilíndrica, são apresentados em detalhe. Os modelos resolvem as equações de onda escalares, associadas às polarizações transversais elétrica (TE) e magnética (TM), levando em conta efeitos espaço-temporais, utilizando a técnica da variação lenta da envoltória dos respectivos campos. Esta técnica consiste em remover a onda portadora, calculando-se apenas a envoltória dos campos, garantindo assim a diminuição do esforço computacional. Todos os modelos desenvolvidos utilizam o Método de Elementos Finitos, bem como camadas absorventes do tipo perfeitamente casadas (perfectly matched layers, P ML), para simular a continuidade do domínio de discretização truncado. Os modelos aqui propostos são apresentados pela primeira vez, mostrando a grande eficiência dos mesmos em aplicações com meios lineares, com perdas, meios difrativos, dispersivos e não lineares do tipo Kerr / Abstract: Efficient finite-element formulations for the simulation of ultrashort optical pulses propagating down planar and cylindrical geometries are thoroughly presented. These numerical propagators capable to take into account spatial and temporal effects, are to the best of the author's knowledge original. They solve the scalar transverse electric (TE) and magnetic (TM) wave equations using the well known slow wave approach and incorporate perfectly matched layers (PML) at the truncated boundaries. Their effectiveness and higher performance over other similar approaches are clearly demonstrated through key simulations, which include Kerr-type of nonlinear effects, absorption (losses), diffraction, refraction, and dispersion / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e da Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:00:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nobrega_KleberZuza_D.pdf: 2646260 bytes, checksum: 5fab9976f2d458a8b82801542734e7c5 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho de tese, estão aqui apresentadas algumas ferramentas de desenvolvimento para duas formulações distintas do Método dos Elementos Finitos (MEF), nodal e com elementos de aresta, que, seguidamente, são aplicadas na análise de estruturas fotônicas. Numa primeira etapa, três programas gerados em Matlab® foram produzidos com o intuito de simplificar, estimular e facilitar o aprendizado do MEF; contudo, no âmbito da pesquisa, estes também mostraram-se eficientes em contemplar a possibilidade do desenvolvimento parcial de explorar novos códigos e formulações em elementos finitos. Na seqüência, estes programas são devidamente utilizados na simulação de algumas estruturas fotônicas lineares ou não-lineares, através de códigos elaborados em Fortran. Em princípio, nestas estruturas destacam-se três pontos principais: a geração de novas condições de camadas absorventes perfeitamente casadas (Perfectly Matched Layers) para meios não-lineares; a proposta de um novo guia de onda planar utilizando cristais fotônicos, para reduzir os níveis de potência crítica no fenômeno de biestabilidade óptica; e, por último, a obtenção de uma nova fibra óptica monomodo, com cristais fotônicos, possuindo uma região de invariância bem superior àquelas comentadas na literatura / Abstract: In this thesis, it has been implemented some numerical and symbolic tools to help in the development of computer subroutines of the Finite Element Method using two distinct formulations, with nodal and edge elements, applied to analysis of photonic structures. In a first stage, three computer programs were developed using Matlab® to simplify, to stimulate and to make easy the learning of the MEF. Concerning the research aspects, such programs have been shown to be efficient in the development and exploration of new computer codes and formulations in the MEF. Following, they also have been used to simulate some linear and nonlinear photonic structures, written in Fortran. At first, three main aspects have been considered: a series of new boundary conditions (Perfectly Matched Layers) for nonlinear media; the proposal of a new planar waveguide using photonic crystals, to reduce the critical power in the bistability phenomenon; and, finally, a new topology of a monomode photonic crystal fibers having a wider range of such characteristic than the conventional ones explored in the literature / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T13:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerra_ChristianoPereira_M.pdf: 6651851 bytes, checksum: 056aa6396a14b183f6bf2f41db49b247 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O propósito deste trabalho foi estudar a aplicação da técnica de implantação de íons para a modificação de índice de refração em substratos vítreos e cristalinos, possibilitando o guiamento óptico. Foram implantados íons de HE + com energia variando entre 30 e 190 KeV e doses entre 1,0x10 16 e 2,5x10 16 íons/cm 2 em lâminas de sílica vítrea e quartzo cristalino com cortes perpendiculares aos eixos x, y, e z. Para a caracterização óptica foram feitas medidas dos modos de propagação TE (transversal elétrico) e TM (transversal magnético) de um feixe laser AR + sintonizado em ? 488,0 nm, através do método 'dark modes'. Foram estudados os efeitos da variação de dose, energia e recozimento nos modos propagantes na camada modificada. Foram utilizados diferentes técnicas de espectroscopia infravermelho para analisar as modificações estruturais dos silicatos pelo bombardeamento dos íons de hélio. Análises por difração de raio-X também foram utilizadas para analisar a estrutura do cristal de quartzo puro e modificado pela implantação dos íons / Abstract: The purpose of this work was to study the technical application of íon implantation to modify the refraction index on vitreous and crystallines substrates, allowing the optical guidance. We have implanted HE + ions with energies from 30 to 190 KeV and doses from 1.0x10 16 to 2.5x10 16 ions/cm 2 in vitreous silica and crystalline quartz substrates, with perpendicular cut to the X, Y and Z axis. To optical characterization, it have been made refraction index measurements on Transveral Eletric (TE) and Transversal Magnetic propagation modes of an orgon ion laser beam, at ? 488,0 nm, through the Dark Modes method. We have studied the dose variations, energy and annealing effects on the propagation modes in the modified layer. We have also used different techniques on the infrared spectroscopy to analyze the structural modifications on the silicates by the helium ions bombardment. Analysis by X ray diffraction have also been used to analyze the single quartz crystal and modified by the ions implantation / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Julio Roberto Bartoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:45:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giacon_VirginiaMansanares_D.pdf: 2629036 bytes, checksum: 8a24595beeaf5a6bb205d496d70477a8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Dispositivos ópticos poliméricos são utilizados em comunicações e interconexões ópticas devido à intrínseca versatilidade da estrutura molecular polimérica, que permite modelagem do índice de refração dos materiais utilizados para a produção de núcleo e casca, além da facilidade de processamento e capacidade de moldagem desses materiais. O PMMA (poli [metacrilato de metila]) por apresentar alta transparência, possui as melhores propriedades ópticas, quando comparado à outros polímeros, além de boas propriedades mecânicas, sendo o seu uso bastante comum como material de núcleo em dispositivos ópticos. Nos dispositivos ópticos, como guias de ondas, um baixo índice de refração é necessário para o material de casca e é usualmente obtido com polímeros fluorados. Neste trabalho, guias de ondas planares foram fabricados com filmes ópticos poliméricos em substrato de silício. A casca, um polímero parcialmente fluorado de aproximadamente 0,6 mm de espessura, foi obtida através da polimerização por plasma com CHF3, utilizando um reator de placas paralelas de 13,56 MHz. O núcleo de PMMA foi produzido por spin coating. O índice de refração do núcleo e casca é de 1,49 e 1,40 respectivamente, medidos por elipsometria e acoplamento por prisma. Os filmes ópticos fluorados por plasma foram caracterizados por FTIR-ATR e interferômetria. Guias de ondas poliméricos com diferentes larguras, de 10 a 100 mm, foram moldados através de fotolitografia seguida por RIE usando uma máscara de fotolitografia de cromo. A caracterização óptica foi feita utilizando um laser (l= 632,8 nm) através de acoplamento fibra-guia. Atenuação do sinal da luz transmitida foi de 3,6 dB/cm para um guia de 100 mm de largura e aproximadamente 15 mm de espessura. Essa atenuação provavelmente possui uma significativa contribuição do acoplamento fibra-guia, com forte efeito nas perdas por inserção e espalhamento devido à rugosidade das superfícies laterais (horizontal e vertical). Ainda assim, este guia polimérico com casca de material fluorado, produzida pelo processo de polimerização por plasma, apresenta-se promissor. / Abstract: Polymeric optical devices have been studied in communication and interconnection optics due to the intrinsic versatility of polymers molecular structure, that allows advantageous refractive index modeling for core and cladding, and also to their easy fabrication process or patterning capability. PMMA, polymethylmetacrylate, shows the best optical properties among transparent polymers, being a very common core material for optical devices. Low refractive index is a requirement for cladding material and it is usually achieved with fluorinated polymers. Plasma of fluorocarbons are frequently used either for etching of substrates in microelectronic technologies or for deposition of plasma polymerized fluorinated monomers films. In this work, planar polymeric waveguides were fabricated on silicon substrate. The cladding was a fluorinated polymer (0.6 mm) produced by CHF3 plasma polymerisation (parallel plate reactor, 13.56 MHz) and the core was a PMMA film prepared by spin coating. The refractive index of the PMMA film and fluorinated film were 1.49 and 1.40, respectively, characterized by ellipsometry and metricon prism coupler. The plasma fluorinated optical films were characterized by FTIR-ATR and interferometer. The polymeric waveguides with different widths (from 10 to 100 mm), using the chrome mask, were patterned by UV photolithography and O2 plasma etching in Reactive Ion Etching process. The optical characterization was done coupling a laser beam (l=633nm), fibre-tofibre coupling method, using a multimode optical fibre. The propagation loss, is about 3.6 dB/cm at l=633 nm. Lower losses could be achieved by a more careful control of the RIE process and cleavage process. Despite of high optical losses, this plasma fluorinated polymer presents a potential processing alternative for cladding of polymeric optical waveguides. / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química