Thesis (M.Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2007. / Includes bibliographical references (leaves 63-66). Also available in electronic version.

Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 2006. / Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 134-140). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users.

Thesis (Ph.D.)--York University, 2005. Graduate Programme in Physics and Astronomy. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 231-232). Also available on the Internet. MODE OF ACCESS via web browser by entering the following URL: http://wwwlib.umi.com/cr/yorku/fullcit?pNR11640

This thesis deals with techniques for the displacement measurement of fast transient phenomena using ESPI. Four main contributions are presented. First, a computer model for speckle noise and ESPI fringe generation is proposed. An assessment methodology for speckle noise reduction algorithms is then derived using the computer model. Then the noise in the ESPI fringe patterns is analysed using computer generated speckle and several solutions for its reduction are proposed and assessed. Finally, a fast electro-optical system is presented as a solution to the unambiguous phase extraction problem from a single interferogram. With this novel system, whole field transient displacements occurring in time intervals as short as 20ns can be successfully registered and retrieved.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-27Bitstream added on 2014-12-02T11:20:53Z : No. of bitstreams: 1 000795995.pdf: 2794066 bytes, checksum: f46bd6b9d4e609f70fa6e80ae87f6cae (MD5) / Interferômetros ópticos de saída única são muito sensíveis quando operam nas proximidades do ponto de quadratura de fase da sua curva característica de entrada e saída. Entretanto, as flutuações ambientais de baixa frequência produzem derivas aleatórias entre os caminhos ópticos do interferômetro que desviam o ponto quiescente da quadratura, levando ao fenômeno de desvanecimento de sinal. Através de processamento eletrônico de dois sinais interferométricos de saída, defasados a 90º entre si, consegue-se demodular o sinal independentemente das derivas ambientais. Esses interferômetros chamados de interferômetros de quadratura são amplamente utilizados em laboratórios de metrologia, porém, devido à grande quantidade de componentes ópticos normalmente envolvidos, são de difícil alinhamento e de elevado custo. Neste trabalho estuda-se a interferometria homódina de dois feixes em quadratura e as suas complexidades inerentes. Propõe-se uma nova arquitetura, baseada na configuração de Michelson, de alinhamento mais simples e de baixo custo. Descreve-se matematicamente o processo de obtenção dos sinais em quadratura deste arranjo. Também, se explora uma técnica capaz de obter dois sinais interferométricos em quadratura através da configuração tradicional de Michelson explorando-se a distribuição espacial do padrão de franjas. Desenvolve-se, ainda, um novo algoritmo de phase unwrapping aplicável como método de detecção de fase óptica, capaz de reconstruir a forma de onda de sinais de modulação e fornecer a diferença de fase estática entre os braços do interferômetro, quando o sinal de modulação possui valor médio nulo. Testes computacionais são realizados para corroborar na tarefa de evidenciar o potencial da técnica. Por meio do método de demodulação apresentado, em adição com o interferômetro proposto e da técnica explorada, realiza-se testes experimentais em um atuador piezoelétrico ... / Optical interferometers with single outputs are very sensitive when operating close to the phase quadrature point of their input-output characteristic curves. However, low frequency environmental fluctuations generate random drifts between the optical paths of the interferometer that deviate the quiescent point from the quadrature condition. This problem causes the phenomenon called signal fading. By electronically processing these two interferometry output signals, shifted by 90º, it is possible to demodulate the signal regardless of environmental drift. These kinds of interferometers, known as quadrature interferometers, are widely used in metrology laboratories, but, due to the large amount of optical components, they are expensive and difficult to design. In this work a low cost homodyne interferometer with two output quadrature beams based on the Michelson configuration is studied, and the procedure to achieve the quadrature signals is mathematically described. Also, a recent technique, not widely known in the literature and that is able to obtain two quadrature signals by using the standard configuration of the Michelson interferometer is explored, exploiting the spatial distribution of the fringe pattern. A new method for optical phase shift demodulation based on phase unwrapping is developed. This approach is able to recover not only the modulation signal waveform, but can also calculate the static phase shift between the interferometer arms when the modulation signal has an average value equal to zero. The method also has the ability to demodulate signals which vary arbitrarily in time. Computational test were done aiming to demonstrate the technique potential. By using this new optical phase shift demodulation method, combined with the proposed interferometer and exploiting the spatial distribution of the fringe pattern, a piezoelectric flextensional actuator is characterized. Displacement versus drive voltage and frequency ...

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5666_1.pdf: 7107729 bytes, checksum: 331daa72875ae82bd7eecdcd35436b14 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Tomografia por coerência óptica (OCT) é uma técnica de imageamento não invasiva que usa radiação infravermelho para sondar alguns milímetros the profundidade de um alvo com um resolução de poucos micrômetros. Aqui, nós expomos a base teórica para entender a técnica. O texto cobre as duas variedades de OCT domínio temporal e domínio da frequência e descreve três aplicações da técnica em odontologia: a) Um na avalição the propagação rachaduras em polímeros reforçado com fibra usado em restauração dental; b) O imageamento da sobra de dentina e cavidade pulpar após excavação da dentina, com o propósito de medir a espessura da dentina, e c) uma avaliação clínica da integridade de restaurações dentais. Em todas essa aplicações, OCT gerou imagens marcantes e forneceu informações semiquatitativas sobre a estrura dentária. Com o objetivo de desenvolver um sistema de tomografia óptica integrada em um chip. Nós expomos a base teórica da plataforma de fotônica integrada. Após uma revisão literária, nós descobrimos que não existe espectrômetro integrado com a especificações necessárias para uso em OCT. Nós, então, desenvolvemos um espectrômetro com a características necessárias. Isso foi possível devido a uma nova arquitetura de espectrômetro baseada na combinação de um ressoador em anel e um espectrômetro de grade de difração

Three reference interferometry techniques which overcome the effects of laser jitter noise in sensitive nanodetection experiments are presented. Experiments performed with a Mach-Zehnder interferometer in parallel with an ultrahigh-Q microresonator for nanodetection of a record polystyrene particle size down to 12.5 nm radius are described. The first interferometry technique employed in this work sees the implementation of a Mach-Zehnder interferometer in parallel with a microsphere to show the versatility of these devices across detection systems. Using a least squares fitting method on simulated results, it is shown that the parallel Mach-Zehnder can detect resonant wavelength shifts of the microcavity down to hundreds of attometers, provided sufficient system stability. Furthermore, a cavity resonant wavelength shift detection sensitivity of 0.14 femtometers is observed experimentally with a loaded microsphere Q of 2.0x10^8 in a buffer solution. For experiments which require high optical intensities, splitting off part of the optical power for use in an interferometer may reduce the dynamic range of power sensitive measurements. To rectify this problem, two in-line systems are investigated: the serial connected Mach-Zehnder and Fabry-Perot interferometers. According to simulation, the use of a Mach-Zehnder interferometer is not suitable for serial interferometry. In light of this problem, a serial Fabry-Perot interferometer is proposed. It is shown that with a least squares fitting method to fit experimental data the inline Fabry-Perot interferometer can measure resonant wavelength shifts down to a few femtometers, again provided sufficient system stability. Experimental results show a cavity resonant wavelength shift detection sensitivity of 0.5 femtometers observed with a microsphere Q of 2.1x10^7 in a buffer solution. / Graduate

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