Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-09T18:21:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-02-20T18:48:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T18:48:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) Previous issue date: 2017-09-08 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O guiamento de ondas THz tem se mostrado de grande importância na melhoria da performance das configurações de espectroscopia, imagem e sensoriamento. Um dos maiores desafios na concepção dessas estruturas é a mitigação das altas perdas apresentadas pelo meio dielétrico na faixa espectral THz (0.1 até 10 THz). Este trabalho realiza a modelagem numérica de fibras porosas com inclusões de ouro para guiamento em THz. O design dessas interfaces metal-dielétricas é capaz de confinar as ondas THz nas regiões de ar da fibra porosa através da excitação de plasmons de superfície, modos que resultam da interação ressonante entre a radiação eletromagnética incidente e a oscilação coletiva de elétrons livres na superfície metálica. É evidenciado que a partir de um projeto adequado da camada de ouro, as perdas efetivas podem ser reduzidas e uma dispersão cromática zero pode ser alcançada como resultado do acoplamento entre os modos da fibra e os plasmons de superfície. / The guidance of THz waves has been found of great importance to improve the performance of spectroscopy, imaging and sensing setups. One of the major challenges in designing such structures is the mitigation of the high losses presented by dielectric media in the THz spectral range (0.1 up to 10 THz). This work performs an analytical and numerical modeling of porous fibers with gold inclusions for THz guidance. The design of these metal-dieletric interface is capable to confine THz waves in the air region of the porous fiber, through the excitation of surface plasmons, modes that result from the resonant interaction between the incident electromagnetic radiation and the collective oscillation of free electrons on the metal surface. It is shown that from a suitable design of the gold layer, the effective losses can be reduced and a zero chromatic dispersion can be achieved as result of the coupling between the fiber modes and the surfasse plasmons.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-21T18:10:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoRigorosoDiferencas.pdf: 3746532 bytes, checksum: 065c4136c683a2891a8a934d72c4f2b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T18:26:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoRigorosoDiferencas.pdf: 3746532 bytes, checksum: 065c4136c683a2891a8a934d72c4f2b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T18:26:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoRigorosoDiferencas.pdf: 3746532 bytes, checksum: 065c4136c683a2891a8a934d72c4f2b6 (MD5) Previous issue date: 1992-07-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Uma formulação rigorosa, geral e versátil, das diferenças finitas para a análise das características de propagação de estruturas onde o elemento básico constitutivo é o guia de onda dielétrico, é apresentada. Nesta formulação, o método das diferenças finitas é usado na solução numérica da equação de onda escalar, escrita em termos das componentes transversais do campo magnético. Como resultado, um problema de autovalores convencional é obtido sem a presença de modos espúrios (observada em formulações anteriores), devido à inclusão implícita do divergente do campo magnético igual a zero. A formulação foi desenvolvida para incluir dielétricos anisotrópicos biaxiais, com perfil de índice de refração variando arbitrariamente na seção transversal do guia. As características de dispersão, para estruturas envolvendo o guia de onda dielétrico isolado e acoplado a outro(s), são calculadas. O desenvolvimento teórico, assim obtido, foi usado para resolver problemas particulares, e os resultados têm mostrado boa concordância com aqueles obtidos usando-se outros métodos. Resultados foram obtidos para uma variedade de estruturas de guiamento de ondas, de grande interesse, particularmente para o desenvolvimento de óptica integrada. / A rigorous, general and versatil finite-difference formulation for the analysis of the propagation characteristics in structures, having the dielectric waveguide as the basic element, is presented here. In this formulation, the finite-diff erence method is used in the numerical solution of the scalar wave equation, written in terms of the transverse components of the magnetic field. As a result, a conventional eigenvalue problem is obtained without the presence of spurious modes (present in previous formulations), due to the implicit inclusion of the divergence of the magnetic field equal to zero. The general case of biaxial anisotropic dielectrics is considered, with the refractive index profile varying arbitrarily in the waveguide cross section. Dispersion characteristics for isolated and parallel coupled dielectric waveguides are calculated. The theoretical development was then used to solve particular problems and the results agree with those available from other methods. Results were obtained for a variety of guiding wave structures, of much interest, particularly for the development of integrated optics.

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T14:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_LucianoPradode_D.pdf: 36412783 bytes, checksum: 0d0ea68334e1df0ae3e61e59014f3f68 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo dos efeitos dos modos espúrios na análise modal e em esquemas de propagação de feixes na modelagem de guias de onda por elementos finitos mistos. A presença dos modos espúrios no espectro das matrizes de elementos finitos é investigada e discutida a partir de uma formulação alternativa para a análise modal em guias de onda bidimensionais, onde a condição de divergente nulo é imposta inicialmente na equação vetorial de onda. Um novo esquema de propagação de feixes é proposto substituindo a componente longitudinal da equação vetorial de onda pela equação de Gauss e uma análise do efeito dos modos espúrios sobre os esquemas de propagação de feixes é realizada. Testes computacionais de convergência e estabilidade dos novos esquemas de propagação de feixes, assim como dos esquemas convencionais, são apresentados / Abstract: This work shows a study of the effects of spurious modes in the modal analysis and in beam propagation schemes based on finite element mixed for modeling bidimensional waveguides structures. The presence of spurious modes in the spectrum of the finite element matrices is investigated and discussed from an alternative formulation for modal analysis of two-dimensional waveguides, where the divergence-free condition is imposed on the vector wave equation. A new beam propagation scheme is proposed by replacing the longitudinal component of the vectorial wave equation with Gauss equation, and analysis of the effect of spurious modes on beam propagations schemes is performed. Computational convergence and stability tests for the new beam propagations schemes as well as the conventional schemes are presented / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RubioNoriega_RuthEsther_M.pdf: 3183170 bytes, checksum: af9b79df81c18d5376bdcda8ca9f973a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A principal contribuição deste trabalho _e a proposta da análise de estruturas periodicamente segmentadas na plataforma de silício sobre isolante (SoI), usando o método dos elementos finitos em um domínio computacional de duas dimensões...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The principal contribution of this work is to propose the analysis of grating periodic structures on the silicon-on-insulator platform through the finite element method in a two dimension computational domain...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestra em Engenharia Elétrica

[pt] O objetivo deste trabalho é o estudo das características de propagação de ondas eletromagnéticas em guias de onda dielétricos contendo materiais arbitrariamente não lineares representados por uma distribuição de índice de refração que depende da intensidade local do sinal. Os guias de onda considerados neste trabalho podem ser analisados por meio de uma equação de onda unidimensional. Devido à presença de materiais não lineares, esta equação admite solução analítica apenas para certos tipos de não linearidade. De modo a permitir um estudo mais abrangente, uma solução numérica é desenvolvida para a equação de onda não linear. Esta solução numérica é então utilizada no estudo das características de propagação de guias de onda dielétricos em diversas configurações e diferentes tipos de onda dielétricos em diversas configurações e diferentes tipos de distribuição de índice de refração não linear, tanto em polarização TE como TM. O estudo mostra que estes guias de onda apresentam propriedades de propagação de potencial aplicação em dispositivos para um processador ótico de sinais ou para um computador ótico, como por exemplo histerese e bi-estabilidade óticas. É feito ainda um estudo da estabilidade das soluções da equação de onda não linear, sendo verificado que certas porções das soluções são instáveis, isto é, sofrem alteração à medida em que se deslocam ao longo do guia de onda. Além disso, foi observado a possibilidade de ocorrência, nas soluções instáveis, de rotas para o caos quando a potência do sinal é aumentada gradativamente. Em todos as etapas deste trabalho, os resultados foram comparados com outros métodos existentes na literatura. / [en] In this work, the propagation characteristics of electromagnetics waves in dieletric waveguides with arbitarily non-linear materiais, represented by a distribution of refractive index that depends on the local intensity of the signal, is presented. The waveguides here considered are analysed by means of an unidimensional equation. Due to the non- linearity of the materials this equation has analytical solution only for few types of non-linearities. To permit a more abrangent study, a numerical solution for the non- linear wave equation was developed. This solution is applied to the study of propagation characteristics of dielectric waveguides with different distributions of refractive index, either for TE and TM polarization. It is shown that these waveguides have propagation properties, like hysteresis and optical bi-stability, that fine applications in optical devices and optical computers. It´s also made a study of the stability of the solution of non-linear wave equation, showing that some portions of the solutions are usntable that is, they are a function of the observation point in the waveguide. The possibility of CAOS for unstable solutions, when the power is gradually increased, was also observed. At each step of this work, all results are compared with those of other methods of the literature.

Orientadores: Hugo Enrique Hernández Figueroa, Gustavo Silva Wiederhecker / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MalheirosSilveira_GilliardNardel_D.pdf: 5160562 bytes, checksum: 33058c0e1fc01da7e9a2ea1ab88b0ad4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta tese aborda o emprego de nano-antenas e antenas ópticas com configurações e materiais diversos, envolvendo atividades de modelagem e simulação. Tais propostas visam viabilizar novas soluções para problemas desafiadores de acoplamento, e também, de comunicação, no sentido da tecnologia de comunicações sem-fio entre dispositivos ópticos integrados, incluindo os do tipo plasmônico. Neste sentido, foram avaliadas novas propostas de nano-antenas; com particular ênfase em estruturas baseadas nas chamadas antenas dielétricas ressonantes / Abstract: This thesis addresses the use of nano-antennas and optical antennas with various configurations and materials, involving modeling and simulation activities. Such proposals are intended to enable new solutions to challenging problems of coupling, and also, communication, in the sense of wireless communications between integrated optical devices, including the plasmonic ones. Accordingly, proposals for new nano-antennas were evaluated; with particular emphasis on structures based on the dielectric resonator antennas / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

[pt] Transformadores de guia de onda são amplamente empregados no projeto de componentes em onda guiada e são encontrados em praticamente todas as cadeias alimentadoras de antenas e demais estruturas de onda guiada na faixa de microondas. Embora a teoria de transformadores seja conhecida, os requisitos de ordem sistêmica têm levado os projetos de transformadores de guia de onda ao seu limite. Para tal nível de exigência, e considerando o número de variáveis no projeto de transformadores, técnicas numéricas de análise (tais como FDTD e expansão modal dentre outros), e otimização têm sido obrigatoriamente empregadas. Por outro lado, o número de variáveis de um transformador, acaba sendo um processo de alto consumo de tempo computacional, incoerente com o porte e objetivo de custo desses transformadores. Este trabalho propõe uma possibilidade alternativa para a análise mais rápida para essas estruturas, através do emprego de formulações fechadas derivadas de métodos varacionais. Um modelo heurístico é proposto para o caso de descontinuidades em dois planos, sejam para o caso de descontinuidades homogêneas ou para não-homogêneas. / [en] Waveguide transformers are widely used on antenna’s feeder chains and other microwave devices. Although the theory of quarter wavelength transformers is well known, the current electrical performance of such microwave devices has been pushing the waveguide transformers design to its limit. For attending such level of requirements, and considering the number of existing variables on a waveguide transformer design, very accurate numerical techniques has been applied on its analyses, (such as FDTD, mode matching, etc), and optimization techniques as well. On the other hand, such numerical techniques are very memory and/or CPU/time consuming, which do not match with the cost objective of those simple concept transformers. This work proposes an alternative technique, based on close-form models derived from varational theory. A heuristic model is also proposed for attending the two plane transformer case, which can be easily applied for both homogeneous and inhomogeneous structures. Keywords Waveguide;

[pt] Guias de onda são amplamente utilizados na engenharia de telecomunicações para a transmissão de sinais e construção de filtros e outros dispositivos de micro-ondas. Neste trabalho, apresentamos uma formulação baseada na técnica de casamento de modos (MMT) para a análise de descontinuidades em guias de ondas cilíndricos causadas por curvaturas no eixo longitudinal da linha de transmissão. Apresentamos e validamos uma técnica para análise modal de guias de ondas curvos através da aproximação da curvatura por uma sucessão de superfícies oblíquas por meio de suas matrizes de espalhamento generalizadas (GSMs) extraídas do MMT. A presente abordagem é uma alternativa computacionalmente eficiente para modelar curvaturas em guias de ondas cilíndricos quando comparada às técnicas usuais de força bruta numérica (tais como soluções baseadas em elementos, volumes, ou diferenças finitas). Um algoritmo é apresentado para calcular os elementos da matriz GSM para diferentes configurações de junções de guias de onda. A novidade do presente método consiste em considerar a projeção dos campos eletromagnéticos em superfícies oblíquas para a aplicação do MMT. Apresentamos uma série de resultados numéricos que mostram que a técnica apresentada neste estudo pode garantir resultados com boa acurácia e precisão ao realizar a análise do comportamento modal dos campos eletromagnéticos em descontinuidades provocados por curvaturas. / [en] Waveguides are widely used in telecommunications engineering for transmitting signals and manufacturing filters and other devices in the microwave applications. In this work, we present a formulation based on the mode-matching technique (MMT) for the analysis of discontinuities in cylindrical waveguides caused by curvatures in the longitudinal axis of the transmission line. We present and validate a technique for modal analysis of curved waveguides by approximating the curvature in a succession of oblique surfaces by means of their generalized scattering matrices (GSMs) extracted from the MMT. The present approach is a computationally efficient alternative for modeling curvature in cylindrical waveguides when compared to usual numerical brute force techniques (such as element-based, volumebased, or finite difference solutions). An algorithm is presented to compute the GSM matrix elements for different configurations of waveguide junctions. The novelty of the present method consists in considering the projection of electromagnetic fields onto oblique surfaces for the application of MMT. We present a series of numerical results that show that the technique presented in this study can guarantee results with good accuracy and precision when performing the analysis of the modal behavior of electromagnetic fields at discontinuities caused by curvatures.

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2017-07-11T22:36:03Z No. of bitstreams: 1 Rafael Tosta Santos - Dissertacao Final.pdf: 20325954 bytes, checksum: bc011c09cd83ca73255a8b092923400a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T22:36:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Tosta Santos - Dissertacao Final.pdf: 20325954 bytes, checksum: bc011c09cd83ca73255a8b092923400a (MD5) Previous issue date: 2016-05-31 / This master thesis presents a model of deterministic propagation for waveguides with transmitting antenna above the top of the buildings and the equation for the diffraction at the top of the buildings. From the model developed by Dr. Edgar Silva Jr., adaptations are made to consider buildings of different heights along a waveguide. It is developed especially for this work calculations for diffraction at the top for a more accurate model. All the equipment and software used in the process of collection and preparation of the measured data, the sites used for model validation in the city of Feira de Santana - BA and S?o Paulo - SP, in Brazil, the construction of the 3D model and extraction sites database using Google Earth are described. Comparisons with measured values are show that the developed model can be a useful tool in signal envelope behavior analysis for waveguides with antennas above the top of the buildings. / Este trabalho de mestrado apresenta um modelo de propaga??o determin?stico para guias de ondas com antena transmissora acima do topo dos pr?dios e o equacionamento para as difra??es no topo dos pr?dios. A partir do modelo desenvolvido pelo Dr. Edgar Silva J?nior, s?o realizadas adapta??es para considerar constru??es de diferentes alturas ao longo de um guia de ondas. Sendo desenvolvido especialmente para este trabalho c?lculos para difra??o no topo para maior precis?o do modelo. S?o descritos todos os equipamentos e softwares utilizados no processo de coleta e prepara??o dos dados medidos, os locais utilizados para a valida??o do modelo na cidade de Feira de Santana - BA e S?o Paulo - SP no Brasil, a constru??o do modelo 3D e extra??o da base de dados dos locais utilizando o Google Earth. As compara??es com valores medidos mostram que o modelo desenvolvido pode ser uma ferramenta ?til na an?lise do comportamento do sinal para guias de ondas com antenas acima do topo dos pr?dios.

Este trabalho propõe uma extensão do método de propagação de feixe (BPM - Beam Propagation Method) para a análise de guias de ondas ópticos e acopladores baseados em materiais não-lineares do tipo Kerr. Este método se destina à investigação de estruturas onde a utilização da equação escalar de Helmholtz (EEH) em seu limite paraxial não mais se aplica. Os métodos desenvolvidos para este fim são denominados na literatura como métodos de propagação de feixe de ângulo largo. O formalismo aqui desenvolvido é baseado na técnica das diferenças finitas e nos esquemas de Crank-Nicholson (CN) e Douglas generalizado (GD). Estes esquemas apresentam como característica o fato de apresentarem um erro de truncamento em relação ao passo de discretização transversal, &#916x, proporcional a O(&#916x2) para o primeiro e O(&#916x4). A convergência do método em ambos esquemas é otimizada pela utilização de um algoritmo interativo para a correção do campo no meio não-linear. O formalismo de ângulo largo é obtido pela expansão da EEH para os esquemas CN e GD em termos de polinômios aproximantes de Padé de ordem (1,0) e (1,1) para CN e GD, e (2,2) e (3,3) para CN. Os aproximantes de ordem superior a (1,1) apresentam sérios problemas de estabilidade. Este problema é eliminado pela rotação dos aproximantes no plano complexo. Duas condições de contorno nos extremos da janela computacional são também investigadas: 1) (TBC - Transparent Boundary Condition) e 2) condição de contorno absorvente (TAB - Transparent Absorbing Boundary). Estas condições de contorno possuem a facilidade de evitar que reflexões indesejáveis sejam transmitidas para dentro da janela computacional. Um estudo comparativo da influência destas condições de contorno na solução de guias de ondas ópticos não-lineares é também abordada neste trabalho. / This work introduces an extension of the beam propagation method (BPM) for the analysis of optical waveguides and couplers based on Kerr-type nonlinear materials. This method is intended for the investigation of structures where the paraxial scalar Helmholtz equation (EEH) no longer holds. The numerical methods developed for this situation are known in the literature as wide-angle beam propagation methods. The formulation developed in this work is based on finite differences and on the Crank-Nicholson (CN) and Generalized Douglas (GD) schemes. These schemes are characterized by a truncation error with respect to the transverse discretization step, &#916x, proporcional to O(&#916x2) for the CN and to O(&#916x4) for the GD scheme. The convergence of the method for both schemes is optimized by the application of an iterative algorithm for the correction of the field in the nonlinear medium. The wide-angle formalism is obtained by the expansion of the EEH for the CN and GD schemes in terms of Padé approximant polynomials. The expansions addressed in this work utilize Padé approximants of order (1,0) and (1,1) for the CN and GD scheme, and (2,2) and (3,3) for the CN scheme. Approximants orders higher than (1,1) show serious stability problems. This problem is circumvented by rotating the approximants in the complex plane. Two boundary conditions on the edge of the computational window are also investigated: 1) transparent boundary condition (TBC) and 2) transparent absorbing boundary (TAB). These boundary conditions are necessary in order to avoid unwanted reflections back to computational domain. A comparative study of the influence of these boundary conditions on the solution of nonlinear optical waveguides is also addressed in this work.