Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento de dois arranjos de interferometria holográfica utilizando como meio de registro holográfico cristais fotorrefrativos de Bi12TiO20 (BTO). O primeiro arranjo utiliza dois lasers de diodo sintonizáveis, emitindo em comprimentos de onda diferentes, em torno de 660 nm. Neste caso, a imagem holográfica do objeto estudado surge coberta de franjas de interferência que descrevem o relevo de sua superfície. O comprimento de onda sintético, que define a resolução do sistema na análise de superfícies, foi ajustado de modo a adequá-lo ao relevo da superfície estudada. A superfície de dois circuitos integrados e o relevo de uma moeda foram analisados, através de métodos de deslocamento de fase. O segundo arranjo gerou imagens holográficas e interferogramas, também com cristais BTO, através da montagem de Denisiuk para holografia de reflexão. Através da incorporação de um divisor de feixes polarizante, conseguiu-se melhorar a qualidade das imagens holográficas e reduzir o ruído. Medidas de deformação e vibração em pequenos objetos foram realizadas, assim como o estudo da dependência da intensidade do sinal holográfico sobre a orientação do cristal BTO. / This work presents the study and the development of two optical setups using Bi12TiO20 (BTO) photorefractive crystals for holographic interferometry. The first one employs two tunable diode lasers emitting at slightly different wavelengths around 660 nm. In this case, the holographic image of the studied object appears modulated by interference contour fringes. The resulting synthetic wavelength which determines the system resolution was selected in order to make it suitable for measuring the surface relief. The surfaces of two integrated circuits and a coin were analyzed with the help of phase shifting methods. The second BTO-based setup generated holographic images and interferograms through the Denisiuk scheme for reflection holography. The interferogram visibility and the optical noise were significantly reduced by using a polarizing beam splitter. Deformation and vibration measurements were performed, and the dependence of the reconstructed wave intensity on the BTO crystal orientation was studied as well.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T02:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:37:32Z : No. of bitstreams: 1 137912.pdf: 49855598 bytes, checksum: f14577b75de2adacdd128e166ce4ddc5 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T19:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231363.pdf: 7093927 bytes, checksum: ddfda96e86813c3913a40219d458c46a (MD5) / A holografia eletrônica permite quantificar deslocamentos e deformações em superfícies de peças mecânicas iluminadas pela luz do laser, através da interferometria óptica. No entanto as medidas oriundas desse método são afetadas principalmente por perturbações mecânicas e térmicas. É necessário minimizar estas perturbações, o que pode ser feito em um ambiente idealmente calmo ou, alternativamente, por um sistema de controle em malha fechada. É desenvolvido neste trabalho um sistema de controle digital, em malha fechada. O sistema é composto de uma câmera de vídeo digital, um computador e um atuador. A câmera de vídeo adquire imagens numa alta taxa de aquisição e transmite esses dados via protocolo IEEE-1394 (FireWire ) para um computador rodando um sistema operacional de uso geral (Windows XP ). O software de controle no computador (em processos de tempo real) extrai da imagem as informações que indicam se o ambiente está estável ou não, e determina uma correção. A correção é aplicada por meio de um atuador piezoelétrico com um espelho colado nele, ligado à porta paralela do computador. As alterações feitas na posição do espelho permitem compensar ativamente as perturbações verificadas nas imagens, estabilizando-as. Esse sistema utiliza a própria imagem para determinar a variável de controle e, portanto, não necessita de componentes adicionais ao sistema de medição comumente usado em holografia eletrônica. Além disso, quantifica com mais exatidão o nível de perturbação a que o sistema está submetido. A configuração utilizada torna o sistema simples de operar, robusto, confiável, mais exato, e mais barato, se comparados a outros sistemas de controle. Para quantificar o desempenho do sistema de estabilização ativa sobre outros sistemas foram propostos e utilizados diversos indicadores de qualidade da imagem. Os bons resultados alcançados mostram que esse sistema é viável e que pode ser aplicado na holografia eletrônica, especialmente em ambientes que introduzam perturbações na variável de medição. Electronic holography allows the quantitative measurement of displacements and deformations on laser beam-brightened surfaces of mechanical pieces through optical interferometry. However, measurements obtained by using this method are mainly affected by mechanical and thermal disturbances. It is necessary to minimize these disturbances, which can be accomplished in an ideally unperturbed environment or, alternatively, in a closed control system. A closed digital control system has been developed in the present work. The system is comprised of a video digital camera, a computer and a actuator. The video camera shoots images at a high rate of frames per second and transfers these data through IEEE-1394 (Fire Wire ) protocol to a general-purpose operating system (Windows XP ). The controlling software in the computer (in real time process) gets the information from the images indicating whether or not the environment is stable and determines the correction to be made. The correction is made through a piezoelectric actuator with a mounted mirror, connected to the computer's parallel port. Changes made to the position of the mirror allow disturbances observed in the images to be actively offset and, by so doing, stabilizing them. This system uses its own image to determine the control variable foregoing the need for additional components for the measuring system which are usually used in electronic holography. Furthermore, it quantitatively measures the level of disturbance more accurately under which the system is running. This configuration makes the system simple to operate, sturdy, reliable, more accurate and less costly when compared to other control systems. To quantitatively measure the performance of the active stabilization system over other systems, several quality indicators of the image were devised and used. Successful results reached show that this is a viable system and that it can be applied to electronic holography, especially in environments that introduce disturbances in the measuring variable.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:39:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 99100.pdf: 16356155 bytes, checksum: d7f40994b54183428428e0c52a8fe54b (MD5) Previous issue date: 1994 / A holografia eletrônica tem sido usada na medição de campos de deslocamentos, deformações e tensões em superfícies planas. Neste trabalho, é proposta uma metodologia para extender a utilização da holografia eletrônica à medição de superfícies não planas. Para realizar esta tarefa é necessário conhecer a forma geométrica do corpo. É proposta uma técnica holográfica integrada às medições de deslocamentos para determinar a forma geométrica quando esta informação não está disponível. Duas superfícies previamente conhecidas foram medidas com o objetivo de aplicar e testar a técnica de medição da forma geométrica. Os resultados foram considerados satisfatórios. Uma metodologia integrando a medição de forma geométrica à medição dos deslocamentos e à determinação das deformações e tensões associadas ao sistema de coordenadas local, adequado à geometria do corpo, é apresentada e discutida. Uma análise qualitativa das fontes de erros é apresentada com o objetivo de apontar os principais problemas a serem quantitativamente estudados. Finalmente, dois casos experimentais são apresentados como exemplos de aplicação da metodologia. Os resultados obtidos confirmaram a viabilidade do método, ainda que alguns aspectos importantes devam ser melhorados.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:47:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304798.pdf: 4323792 bytes, checksum: a0ff243fa3e9e8065dd3e1efaad0e9b6 (MD5) / Este trabalho envolve o aprimoramento e a avaliação de alguns aspectos de uma técnica de medição de tensões residuais uniaxiais, combinando a holografia eletrônica (ESPI- Electronic Speckle Pattern Interferometry) e a indentação instrumentada. Ao invés de se produzir o alívio de tensões, como na maioria dos métodos de medição de tensões residuais destrutivos e semi-destrutivos, a indentação é usada para introduzir deformações plásticas localizadas no material. O campo de deslocamentos radial resultante ao redor da marca de indentação é medido e, através de um modelo matemático apropriado, o estado de tensões residuais presente na região de interesse é quantificado. São usados os mesmos modelos matemáticos desenvolvidos por Sutério (2005) e um novo dispositivo capaz de aplicar indentação de forma mais controlada, fazendo o controle da carga aplicada ou da penetração obtida. São apresentados o aparato experimental para simulação de tensões residuais, o equipamento de indentação de forma controlada, as formulações analítico-empíricas obtidas através de experimentos controlados, e o programa de computador desenvolvido e usado para quantificar tensões residuais na superfície do material. Uma ampla série de experimentos é realizada para calibrar o sistema usando carregamentos de referência uniaxiais. O material estudado é o aço SAE 1020. Após a calibração, são realizadas verificações a partir de medições independentes. Uma análise das incertezas envolvidas nos sistemas de medição e de simulação de tensões residuais uniaxiais é retomada e avaliada. Finalmente, o trabalho traz ainda comparações com os resultados de Sutério (2005) e aponta os progressos que devem ser realizados para melhorar o desempenho do sistema. / This work develops a partial evaluation a technique for uniaxial residual stress measurement, combining electronic holography (ESPI- "Electronic Speckle Pattern Interferometry"), and instrumented indentation. Instead of releasing the stress field, as do most of the destructive and semi-destructive methods of measurement of residual stresses, indentation is used to produce new local plastic deformations in the material. The resultant radial displacement field around the indentation print is measured and fitted to an appropriate mathematical model. As the result, the state of residual stresses in the region of interest is quantified. The same mathematical models developed by Suterio (2005) are used here in combination with a new indentation device able to better control indentation parameters as indentation force and indentation penetration. This dissertation presents the experimental apparatus for residual stresses simulation, the controlled indentation equipment, the analytical-empirical formulas obtained from controlled experiments, and the computer program developed and used to quantify residual surface stresses in the material. A long series of experiments are executed and analyzed to calibrate the system using reference uniaxial stresses values. The material studied is the SAE 1020 steel. After calibration, the system performance was independently verified. An uncertainty budget for uniaxial stresses simulation and measurement was resumed and evaluated. Finally, this work presents some comparisons in relation to Suterio's work (2005) and points to further improvements to increase measurement performance of the system.

Orientador: Jaime Frejlich / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-05T14:52:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_Ivande_M.pdf: 544107 bytes, checksum: 29c6c3704911b2693cd96c690784b00f (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho estudamos o registro holográfico em cristais fotorrefrativos, na presença de auto-difração e forte absorção óptica, utilizando técnicas holográficas. Utilizamos os hologramas em movimento e a evolução temporal do holograma para a caracterização do cristal Bi12TiO20. O uso de hologramas em movimento é uma técnica interessante para caracterizar o material e obter valores altos para a eficiência de difração. Verificamos que a aplicação de campo elétrico externo no processo de registro holográfico em cristais fotorrefrativos aumenta a eficiência de difração introduzindo, porém, perturbações no registro holográfico. Conhecendo os parâmetros que caracterizam o cristal, encontramos as melhores condições experimentais para obter hologramas com a maior eficiência de difrção possível / Abstract: In this work we have studied the holographic recording in photorefractive crystals taking into account self-diraction and strong optical absorption, by means of holographic techniques. We have used running holograms and the hologram temporal evolution for the characterization of a Bi12TiO20 crystal sample. The use of running holograms is an interesting technique for such characterizations and for the obtention of high values of diffraction efficiency. We verified that applying an external electric field during the holographic recording process increases the diffraction eficiency, although it introduces perturbations in the holographic recordings. Once the parameters that characterize the crystal were known we found the best experimental conditions in order to obtain holograms with the highest possible diffraction eficiency / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores: Alexandre Xavier Falcão, Candido Ferreira Xavier de Mendonça / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T11:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vannini_CesarAugustodeCarvalho_M.pdf: 1497084 bytes, checksum: e61300e0d5412d9037f1500f460c91cc (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Apresentamos neste trabalho uma proposta que viabiliza a utilização de um equipamento, chamado holoprojetor 3.0, para visualização de imagens e animações tridimensionais em medicina. Esta proposta consiste da extensão da técnica shell rendering para codificação de estereogramas holográficos, os quais podem ser visualizados usando o holoprojetor 3.0 (ou através de óculos polarizados vermelho-azul). Os estereogramas holográficos são formados pela codificação (rendering 2.5D) de três vistas de um objeto defasadas de um certo ângulo com paralaxe horizontal discreta. Cada uma das vistas está associada a um comprimento de onda, vermelho (R), verde (G) e azul (B), formando um quadro ou imagem 3D. Esta imagem 3D, ou uma seqüência de imagens 3D, é exibida em uma tela holográfica usando um projetor de vídeo RGB. O sistema completo, envolvendo desde a computação dos dados tomográficos até a visualização 3D na tela holográfica, foi denominado Holo View. O sistema Holo View é a primeira ferramenta a proporcionar o uso interativo do holoprojetor 3.0. Experimentos apresentados neste trabalho mostram que o Rolo View provê imagens de melhor qualidade do que os sistemas convencionais de visualização 2.5D de imagens médicas em um tempo de processamento razoável para computadores de baixo custo e poder computacional. / Abstract: In this work, we propose a solution that makes viable the use of an equipment, called holoprojector 3.0, to visualize 3D images and animations in medicine. Our purpose consists of extending the shell rendering technique for holographic stereograms codification, which can be visualized by the holoprojector 3.0 (or using red-blue polarized glasses). Holographic stereograms are created by coding three views (2.5D renditions) of a same object with discrete horizontal parallax. Each view is assigned to one of the hues in the spectrum of colors, red (R), green (G), and blue (B), forming a 3D frame or image. An animation is created as a sequence of 3D frames like this. The holographic stereograms are exhibited on a holographic screen by using a RGB video projector. The whole system, involving the process from tomographic data computation to 3D visualization on the holographic screen, is denominated Holo View. The Holo View is the first tool to allow interactive use of the holoprojector 3.0. Experiments, presented in this work, have shown that the Holo View provides images of better visual quality than those displayed by conventional 2.5D visualization systems. The computational time to generate such images is also found reasonable in low-cost low-powered computers. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

A finalidade deste trabalho é aplicar a técnica de holografia em cristais fotorrefrativos para o estudo de propriedades mecânicas de microdispositivos, garantindo ainda a obtenção de uma geometria de arranjo holográfico simples e compacto. Foram feitas a análise de vibração e a análise de deformação de microdispositivos por meio da interferometria de média temporal e de dupla exposição, respectivamente. Como fontes de luz, foram utilizados diodos laser emitindo em 660nm, e um He-Ne laser emitindo em 632,8nm. Como meio fotorrefrativo de registro holográfico foi utilizado o cristal Bi12TiO20, (BTO) da família das selenitas. Foi proposto um arranjo óptico de holografia de reflexão do tipo Denisiuk, e a este arranjo foi adicionado um conjunto de lentes objetiva e ocular para formar uma configuração de microscópio composto, com o objetivo de obterem-se imagens holográficas de objetos de dimensões microscópicas. A gravação e a reconstrução do holograma se deram simultaneamente, devido à associação do cristal fotorrefrativo a uma câmera CMOS. Desta maneira, a observação dos hologramas foi feita em tempo real. Foram feitas, inicialmente, imagens de dupla exposição de piezorresistores MEMS (microelectromechanical systems), de geometria reduzida (2,96 x 0,6 mm2), e de dispositivos CMUT (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers) com 640m de diâmetro. Através desta técnica foi possível medir deslocamentos de 0,33m a 4,3m. Foram obtidos também interferogramas de média temporal de cerâmicas e transdutores piezoelétricos, porém, iluminando apenas pequenas regiões destes objetos. Estas imagens mostraram qualidade razoável, indicando que é possível aplicar a técnica de interferometria em média temporal para objetos com amplitude de vibração entre 0,12m e 1,7m. Para investigar as potencialidades microscópicas foram feitas imagens de padrões de teste de resolução, onde foi possível visualizar estruturas com geometrias entre 2mm e 20m. / The aim of this work is to apply photorefractive crystals holography technique for the study of mechanical properties of micro-devices; it ensures obtaining a simple and compact geometry of holographic setup. Vibration and deformation analyses of micro-devices were performed using time average and double exposure interferometry, respectively. As light sources, it was used diode lasers emitting at 660nm, and He-Ne laser emitting at 632.8nm. As photorefractive holographic recording medium was used Bi12TiO20 (BTO) crystal, family of selenites. An optical setup of Denisiuk-type reflection holography was proposed, and this setup was added a set of objective and eyepiece lenses to form a compound microscope configuration, in order to obtain holographic images of objects with microscopic dimensions. Recording and reconstruction of the hologram occurred simultaneously, due to the combination of the photorefractive crystal to a CMOS camera. Thus, holograms observation occurs in real time. It was initially performed double exposure images of MEMS (microelectromechanical systems) piezoresistors, with reduced geometry (2.96 x 0.6 mm2), and CMUT (capacitive micromachined ultrasonic transducers) devices with 640m diameter. By this technique was possible measure displacements of 0.33m to 4.3m. Time average interferograms of Ceramics and piezoelectric transducers were also obtained, however, it illuminating only small regions of these objects. These images showed reasonable quality, indicating that it is possible apply the time average technique for objects with vibration amplitude between 0.12m e 1.7m. In order to investigate the microscopic potentialities images of resolution test chart were done, where it was possible to visualize structures with geometries between 20 m and 2mm.

Orientador: Lucila Helena Deliesposte Cescato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T08:00:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rigon_ElsoLuiz_M.pdf: 13216425 bytes, checksum: 2d13f697f6dab3233fec1bdf1d18571a (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Nesta tese foram desenvolvidos processos para gravação de nanoestruturas bidimensionais em relevo, utilizando-se exposições holográficas e litografia. São descritas as condições experimentais para a gravação de máscaras em fotorresina com diferentes perfis, assim como para a litografia do padrão bidimensional em três diferentes materiais: alumínio, níquel e carbono amorfo hidrogenado. Para a litografia foram utilizadas técnicas de lift off, evaporação térmica, eletrodeposição seletiva, deposição química na fase vapor assistida por plasma (PECVD), e corrosão por plasma reativo (RIE). Foram estudadas três propriedades ópticas apresentadas pelas nanoestruturas bidimensionais fabricadas em materiais dielétricos e metálicos: efeito anti-refletor, existência de bandas proibidas de propagação para fótons, e efeito de transmitância extraordinária. Além do estudo teórico, foram realizadas medidas experimentais do efeito anti-refletor em estruturas gravadas em fotorresina sobre vidro, e da transmitância extraordinária de nanofuros em filmes metálicos / Abstract: This thesis describes the recording of two dimensional surface-relief nano structures, using double holographic exposures and lithography. The experimental conditions for recording photoresist masks are described, as well as for the lithography of the two dimensional pattern in three different materials: aluminum, nickel and hydrogenated amorphous carbon. For the lithography, techniques of lift off, thermal evaporation, selective eletrodeposition, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and reactive ion etching (RIE) were used. Three optical properties, presented by dielectric and metallic two dimensional nano structures were studied: the anti-reflective effect, the photonic band gap and the extraordinary transmittance effect. Besides the theoretical study, experimental measurements of the anti-reflective effect in structures recorded in photoresist on glass were performed, as well as those of the extraordinary transmittance of nano holes in metallic films / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinho_MarcosEduardoVieira_M.pdf: 3987689 bytes, checksum: fd742a5ff0387537029dad627ae4c28c (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado