Orientador: Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Osorio_JonasHenrique_M.pdf: 14712524 bytes, checksum: c56cb1bceeba83a10c67851ebb536f59 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta dissertação apresenta-se o desenvolvimento de sensores baseados em fibras ópticas para os quais se projeta a aplicação como sensores biológicos. A primeira montagem abordada é baseada na utilização de microfibras birrefringentes as quais são obtidas a partir do processo de afinamento de fibras ópticas convencionais lateralmente polidas. Tal configuração provém um sensor de índice de refração de altíssima sensibilidade ¿ (3.0 ± 0.2) x 104 nanometros por unidade de índice de refração ¿ mas de baixa robustez. A fim de se obter um sensor mais robusto, estuda se um sensor baseado em redes de período longo mecanicamente induzidas. Tal sensor é menos sensível que o primeiro ¿ (700 ± 30) nanometros por unidade de índice de refração ¿ mas permite a realização de medidas de monitoramento de pequenas variações de índice de refração ¿ como se mostra numa medida da evaporação de etanol quando dissolvido em água. Como variações de temperatura podem interferir nas medidas baseadas em variações de índices de refração, apresenta-se, também, uma configuração para sensoriamento baseada na associação de fibras birrefringentes, a qual permite o monitoramento de dois parâmetros físicos quaisquer (que são definidos de acordo com a escolha das fibras que compõem a configuração) e de forma independente. Uma medida de sensoriamento de temperatura para ambientes desconectados é apresentada para demonstrar a versatilidade do sensor. Finalmente, apresenta-se o início do desenvolvimento de configurações ópticas construídas a partir de um material biocompatível ¿ a seda ¿, o que amplia as possibilidades de aplicação dos sensores ópticos no sentido do desenvolvimento de biosensores / Abstract: In this dissertation, the development of fiber optic-based sensing platforms which can be projected to act as biological sensors is presented. Firstly, a setup which employs birefringent microfibers obtained from tapering down side-polished standard telecom optical fibers is exposed. This configuration provides a highly sensitive refractive index sensor ¿ (3.0 ± 0.2) x 104 nanometers per refractive index unit ¿ but with poor robustness. In order to obtain a more robust setup, a configuration which employs two in-series mechanically induced long-period gratings was studied. Although this setup presented lower sensitivity than the sensor obtained from birefringent microfibers ¿ (700 ± 30) nanometers per refractive index unit ¿, it allowed the performance of measurements for monitoring small refractive index variations. As temperature fluctuations can influence refractive index measurements, a setup in which two birefringent optical fibers are spliced in an in-series configuration for temperature sensing is also presented. By using this setup, it is also possible to independently sense two different physical parameters (which are defined according to the choice of the birefringent fibers to be used). Finally, it is presented the development of optical configurations by employing a biocompatible material: silk. The use of silk-based configurations is very promising since it broadens the optical biosensors applications possibilities / Mestrado / Física / Mestre em Física

En fournissant des informations précieuses sur la structuration des tissus biologiques à l'échelle submicronique, les techniques d'imagerie polarimétrique optique peuvent aider au diagnostic précoce de diverses pathologies comme des fibroses ou certains cancers. Parmi ces techniques, la polarimétrie de Mueller est la plus complète puisqu'elle permet de déterminer toutes les caractéristiques polarimétriques d'une cible d'intérêt (retard de phase, diatténuation, dépolarisation). Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse visent à coupler, pour la première fois, la polarimétrie de Mueller à un déport endoscopique de la lumière par fibre optique pour permettre de caractériser des tissus in vivo in situ et limiter ainsi le recours aux biopsies. Le défi à relever consiste à s'affranchir des perturbations incontrôlables que la fibre introduit sur les états de polarisation de la lumière guidée. Pour ce faire, on propose d'extraire les caractéristiques polarimétriques de l'échantillon d'intérêt à partir des mesures des matrices de Mueller de la fibre seule (longueur 2m) d'une part, de l'ensemble « fibre + échantillon » d'autre part, associées à un traitement mathématique spécifique. Pour la mise en oeuvre de cette solution, un polarimètre de Mueller à fibre, fonctionnant en réflexion, a été conçu spécialement. Deux déclinaisons, avec des mesures soit séquentielles soit simultanées, ont été explorées et comparées. Les mesures ponctuelles de composants polarimétriques calibrés, seuls ou combinés, sont en très bon accord avec les valeurs attendues : erreurs inférieures à 1,5° sur les retards de phase, à 1° sur les orientations relatives des axes de biréfringence, et à 0,02 sur les diatténuations linéaire et circulaire. Les premières images polarimétriques de Mueller d'échantillons manufacturés et biologiques (collagène de type I), réalisées à travers une fibre optique endoscopique, sont également présentées et commentées. / Optical polarimetric imaging techniques can be very attractive for early diagnosis of diseases such as fibrosis or some cancers as they can provide valuable information on the structure of biological tissues at the submicronic scale. Among them, Mueller polarimetry is the only one able to determine all the polarimetric characteristics of any sample (retardance, diattenuation, depolarization). This PhD thesis aims to achieve, for the first time, Mueller polarimetry through an optical fiber in order to allow in vivo in situ characterizations of biological tissues. The challenge is to overcome the uncontrollable perturbations induced by the optical fiber on the polarization states of the guided light. The investigated solution consists in deducing the polarimetric characteristics of the sample from the Mueller matrix of the fiber only (2 m long), and from that of the « fiber + sample » assembly, thanks to a specific mathematical processing. A fibered Mueller polarimeter, working in backscattering configuration has been specially designed. Two versions, based on either sequential or simultaneous measurements, were investigated and compared. Measurements of different sets of calibrated polarimetric components are in a very good agreement with the expected ones: discrepancies lower than 1.5°, 1° and 0.02 respectively have been found on retardance, relative orientations of birefringence eingenaxes and on linear and circular diattenuations. Very first Mueller polarimetric images of manufactured and biological samples (type I collagen) realized through an endoscopic optical fiber are also shown and discussed.

El constante incremento en la demanda de servicios de banda ancha y el consecuente aumento del volumen de tráfico que se genera en nuestras redes de comunicaciones, han motivado la necesidad de implementar redes de nueva generación en nuestros territorios. El presente proyecto final de carrera tiene como objetivo explicar el diseno y la planificación de una red pasiva de fibra óptica (PON). La idea principal de este proyecto es construir un entorno ficticio que nos permitirá profundizar en detalle en las redes FTTx y decidir cuál es la opción más optima para este entorno. Para hacer esto posible, en primer lugar se va a hablar sobre el elemento principal de estas redes, la fibra óptica, para conocer con detalle sus principios de funcionamiento y sus características más importantes. La parte teórica seguirá con la definición de las redes FTTx y las configuraciones punto a punto y punto a multipunto, para pasar a hablar detenidamente sobre las redes PON y concluir cual de sus tecnologías será la más optima hoy en día. Por último, entraremos en la parte práctica en la que se elegirá un software de simulación que se ajuste a los requisitos de diseno, se realizará el diseno de la red óptica pasiva y se obtendrán los resultados de simulación que justifiquen que la red es viable y puede ser implementada en un caso real.

Ce mémoire présente des travaux portant sur les ondes aux statistiques extrêmes qui représentent un sujet extrêmement attractif en optique depuis qu’une comparaison avec les vagues scélérates océaniques a été proposée fin 2007. Nous décrivons donc les mécanismes de formations de ces structures extrêmes dans le cadre de la propagation guidée de la lumière dans les fibres optiques. Dans une première partie, nous commençons par explorer les ondes scélérates optiques dans les supercontinuums générés par instabilité modulationnelle d’ordre 4 et proposons une méthode de stabilisation basée sur l’utilisation de deux germes continus. Puis, nous continuons avec une étude approfondie sur les amplificateurs Raman à fibre où des conditions d’apparitions des structures géantes sont déterminées. En effet, en présence d’une pompe partiellement incohérente comme le laser Raman fibré, un gain quasi-instantané et un faible walk-off mènent à des statistiques extrêmes. Cela a pu être vérifié que le signal soit continu ou impulsionnel et dans le cadre d’un amplificateur paramétrique basé sur l’instabilité modulationnelle d’ordre 2 incohérente. Dans la dernière partie, un système turbulent est étudié en fonction de l’incohérence ce qui nous a permis d’identifier trois régimes avec, en particulier, le second où il existe des quasi-solitons intermittents. Enfin, nous nous intéressons à des structures non-linéaires appelées Breathers d’Akhmediev, qui présentent des cycles de compression-décompression, et portons notre attention sur leur limite asymptotique : le soliton de Peregrine. Ce dernier est vu comme un prototype très intéressant des vagues scélérates. Nos études expérimentales, menées aux longueurs d’ondes des communications optiques et utilisant différentes méthodes de caractérisations spectro-temporelles, sont complétées par des études numériques et analytiques. / This thesis deals with extremes statistics which has become an attractive subject in optics since a comparison with oceanic rogue waves has been proposed at the end of 2007. We report some potential mechanisms stimulating the rogue wave formation in the context of guided propagation of light in optical fibers. In a first part, we explore optical rogue waves in supercontinuums generated by fourth-order modulation instability and we propose a stabilization method based on the use of two continuous seeds. Then, we present a detailed study on Raman fiber amplifiers where we determine the conditions of emergence of giant structures : in presence of a partially incoherent pumping wave, a quasi-instantaneous gain combined with a low walk-off lead to extremes statistics. We have validated these conditions for a continuous wave as well as a pulse train. Conclusions have also been successfully extended to a parametric amplifier based on incoherent second-order modulation instability. In the last part, a turbulent system is studied as a function of incoherence and we identify three regimes. In one of these regimes, we highlight the existence of intermittent quasi-solitons. Finally, we are interested in nonlinear structures called Akhmediev Breathers which present compression-decompression cycles and we focus our attention on its asymptotic limit: the Peregrine soliton. It corresponds to a very interesting prototype of rogue waves. Our experimental work, performed at optical communication wavelength and using several methods of spectro-temporal characterization, is complemented by numerical and analytical studies.

Ce manuscrit de thèse présente le développement et l’étude d’une source supercontinuum dans l’infrarouge moyen pour une application de détection de gaz par spectroscopie d’absorption. L’étude des sources supercontinuum est basée sur la propagation non-linéaire d’impulsions ultracourtes dans un verre de tellurite de composition 80TeO2-10ZnO-10Na2O (% molaire) et utilisé sous trois formes différentes, à savoir un échantillon massif sous la forme d’une pastille, puis une fibre microstructurée à cœur suspendu fabriquée à partir de ce même verre, et enfin cette dernière fibre ultérieurement effilée (aussi appelée « taper »). Ces trois options d’utilisation s’adaptent à différents types de sources lasers disponibles commercialement et permettent d’optimiser la génération d’une source de lumière recouvrant une gamme très large de fréquences. Chaque observation expérimentale est accompagnée de simulations numériques correspondantes qui mettent en évidence les différents mécanismes physiques et dynamiques de la génération de supercontinuum. La première étude reporte la mise en œuvre d’une source supercontinuum induite par filamentation dans l’échantillon massif, à l’aide d’un laser femtoseconde de forte énergie (plusieurs micro-Joules), et associée à une caractérisation spectro-angulaire complète. Puis, l’accent a été mis sur la génération de supercontinuum dans les fibres optiques microstructurées à cœur suspendu (avec ou sans taper) à l’aide de sources lasers femtosecondes nano-Joules. Une étude complète de fabrication et d’optimisation des propriétés de ces fibres avec ou sans taper a été menée, notamment pour améliorer les contributions linéaires et non-linéaires du guidage sur la propagation et les conversions de fréquences associées. Une source supercontinuum s’étalant de 0.6 à 3.3 µm (équivalent à 400 THz de largeur spectrale) est obtenue avec une fibre d’une longueur de 10 cm. Enfin, une source s’étalant de 0.9 à 2.6 µm, à l’aide d’un laser à fibre plus compact, a été développée grâce aux fibres microstructurées effilées pour une application de détection de gaz. Le principal objectif étant d’explorer les raies d’absorption au-delà de 2 µm, qui sont reconnues comme étant bien plus intenses et donc plus faciles à détecter. Un dispositif expérimental de spectroscopie d’absorption par source supercontinuum dans une cellule multi-passage compacte a été mis en place avec succès pour la détection de méthane. / This work focuses on the development of mid-infrared supercontinuum light sources and their application for gas detection through absorption spectroscopy. The study of supercontinuum sources is based on nonlinear ultrashort pulse propagation in tellurite glass (80TeO2-10ZnO-10Na2O) and used in three different forms, namely a thin bulk sample, a microstructured suspended-core fiber, and a tapered suspended-core fiber. These technical means adapt themselves to distinct laser sources commercially available, thus optimizing the implementation of ultrawide-band infrared light sources. Experimental observations are compared to corresponding numerical simulations, thus pointing out the different underlying physical mechanisms of supercontinuum generation. The first study reports the filamentation-induced supercontinuum source in the tellurite glass bulk sample by means of a high-energy femtosecond laser (several micro-Joules) and associated with a complete spectro-angular mapping of light distribution. Then, the main task is related to supercontinuum generation in microstructured suspended-core fibers (with or without tapering) using nano-Joule femtosecond laser sources. A complete analysis of the fiber design was performed, especially to enhance linear and nonlinear wave propagation for efficient frequency conversion processes. As a result, a supercontinuum source covering the 0.6-3.3 µm region (i.e., 400-THz spectral bandwidth) is obtained in a 10-cm tapered fiber segment. Finally, another supercontinuum source covering the 0.9-2.6 µm region, pumped by a very compact fiber laser, was developed, in particular for its application in a gas detector system. The main goal is to explore absorption lines beyond 2 µm, which are known to be more intense and then easier to detect. A complete experimental setup for supercontinuum absorption spectroscopy based on a compact multi-pass cell was successfully developed for methane detection.

La détection hétérodyne infrarouge est une technique qui a été développée principalement pour améliorer la détectivité des détecteurs infrarouges, en particulier dans la fenêtre 8-12 μm. Cette technique a longtemps été étroitement associée à l’usage de lasers à gaz. Les domaines d’applications ont été principalement les études astrophysiques et atmosphériques. Peu d’autres applications ont pu être envisagées du fait de la complexité de mise en oeuvre et de l’encombrement de ce type d’instruments. Les progrès récents dans le domaine des lasers à semi-conducteurs (les lasers à cascade quantique - QCL - couvrent une grande partie du spectre infrarouge) permettent d’envisager de nouveaux développements et de nouvelles applications pour la détection hétérodyne infrarouge, par exemple pour la détection et l’identification à distance de molécules d’intérêt atmosphérique telles que les polluants. Les principaux atouts de la détection hétérodyne concernent la sélectivité spectrale et directionnelle de l’instrument. Elle est applicable dans le domaine civil aux molécules d’intérêt atmosphérique telles que l’ozone et le dioxyde de carbone et pour le domaine militaire à la détection d’espèces dangereuses. Un récepteur hétérodyne a été réalisé avec un QCL émettant autour de 10 μm et un corps noir stabilisé en température. Dans ce but, plusieurs systèmes ont été envisagés : un système à base de lentilles, un autre à base de miroirs paraboliques hors axes et un dernier à base de fibres optiques moyen infrarouge. Parallèlement, un héliostat a aussi été développé dans le but de réaliser des mesures atmosphériques. / Infrared heterodyne sensing is a technique which has been developed primarily toimprove the detectivity of infrared detectors, particularly in the 8 − 12 μm window. This technique has long been closely associated with the use of gas lasers. The fields of application were mainly astrophysical and atmospheric studies. Due to the complexity of implementation and the size of this type of instrument, ew other applications could have been envisaged. Recent progress in the field of semiconductor lasers (Quantum Cascade Laser - QCL - cover a large part of the infrared spectrum) enable to consider new developments and new applications for infrared heterodyne sensing, for example for the remote detection and identification of atmospheric molecules, such as pollutants. The main advantages of heterodyne sensing concern spectral and directional selectivity of the instrument. It is applicable in civil sector to atmospheric molecules such as ozone and carbon dioxide, and for the military one to detect hazardous species. A heterodyne receiver has been developed with a QCL emitting at around 10 μm and a temperature stabilized black body. To this end, several systems were considered: a system based on lens, another one based on off-axis parabolic mirrors and a last one based on mid-infrared optical fibers. Meanwhile, a heliostat has also been developed in order to do atmospheric measurements.

The basic issue of this thesis concerns one of the fundamental problems of the future of our society: How to meet the energy requirements for a large and growing world population while preserving our environment? This question is important for the world and the answers are complex and interwoven.Conventional energy sources, fossil and fissile, are polluting in the present and in the future: they erode the environment and their resources are limited. Renewable energy (hydro, wind, solar, geothermal) constitutes a minimum of pollution in the different energy systems. The technologies for using renewable energy are well known though further development and progress are made. This development also requires behavioural change, adaptation, and above all political will. The transition from an economy based on fossil energy to an economy based on renewable energy appears necessary for the protection of the environment. The cost of renewable energy is often represented as an obstacle but remains competitive in the long run.The development and availability of renewable energy, which varies because of its spatial and temporal distribution, require an adaptation of lifestyle, habits, habitat design (passive bioclimatic houses), urban planning and transportation.The focus of this thesis was to apply renewable energy in an area with hot summers and cold winter, a climate like that in the northwest of Algeria. In order to provide improved comfort in the buildings and also economic development in this area, the energy demand for heating and cooling was analyzed in the ancient city of Tlemcen. To supply domestic hot water and space heating, water must be simultaneously available at two different temperature levels. Cold water temperature, close to that of the atmosphere, and hot water between 50 and 60°C. An interesting feature of the preparation of hot water is the small variation of requirements during the year, unlike that to heating. The preparation of hot water is one of the preferred applications of solar energy in the building for several reasons. For this reason an experimental study of the thermal behaviour of a domestic hot water storage tank was undertaken. The phenomena that affect the thermal behaviour of tank especially the coupling between the solar collector and storage tank was studied. This study included concentrating solar collector in which optical fibers were used to transport the energy to the storage tank. Another technology was introduced and developed for the heating and cooling of buildings in the desert involving an existing ancient irrigation system called Fouggara. The novel idea is to use the Fouggara as an air conditioner by pumping ambient air through this underground system. Then air at a temperature of about 21°C would be supplied to the building for heating in the winter and cooling in the summer. This study shows the feasibility of using this ancient irrigation system of Fouggara and contributes to reducing and eliminating the energy demand for heating and cooling buildings in the Sahara desert. / <p>Godkänd; 2011; 20110920 (sofama)</p>

L'augmentation des émissions de CO2 entraîne un réchauffement de la planète préjudiciable aux équilibres écologiques terrestres. Dans ce contexte, le stockage de CO2 dans des formations géologiques terrestres et sous-marines se pose comme un moyen intéressant de limiter les conséquences de ces émissions. Cependant cette solution nécessite une surveillance continue afin de détecter d'éventuelles fuites au niveau d'une zone de stockage. Les travaux de thèse présentés concernent le développement d'un capteur optique en fibre de chalcogénures pour la détection de CO2 gazeux fonctionnant dans le moyen infrarouge. Cette détection est basée sur un phénomène de luminescence, jouant le rôle de source déportée et partiellement absorbée en présence de CO2. Le développement de ces fibres optiques a demandé un important travail en sciences des matériaux et en caractérisation spectroscopique. Un prototype a été fabriqué et utilisé avec succès sur le terrain lors de campagnes de mesure menées in-situ. / The increase of CO2 emissions causes global warming harmful to ecological balances in earth. In this context, CO2 storage in geological formations is an interesting way to limit the consequences of these emissions. However, this solution requires continuous monitoring to detect possible leaks at storage area. The presented work involves the development of an optical fiber sensor based on chalcogenide glasses for the CO2 gas detection operating in the infrared. This detection is based on a luminescent phenomenon, acts as a remote source and partly absorbed in the presence of CO2. The development of these fiber optic asked important work in materials science and spectroscopic characterization. A prototype was manufactured and successfully used in the field during measurement campaigns in situ.

La corrosion des armatures constitue la principale cause de dégradation des ouvrages en béton armé, et occasionne des coûts élevés de maintenance/réparation. Pour prévenir ce problème sur ouvrages neufs, une solution consiste à renforcer les structures en béton par des armatures non-métalliques de type Polymère Renforcé de Fibres (PRF), généralement à base de fibres de verre, de carbone ou d'aramide. Il existe aujourd'hui plusieurs textes réglementaires consacrés aux armatures PRF, notamment aux USA, au Canada et au Japon, et de nombreux ouvrages en béton armé par barres en PRF ont d'ailleurs été construits dans ces pays. Cependant, si l'utilisation de ces nouvelles armatures semble à priori prometteuse, elle suscite encore des réserves de la part des maîtres d'ouvrages, notamment en France. Il subsiste en effet des incertitudes sur le comportement à long terme des structures renforcées par PRF, et plus particulièrement sur la durabilité en milieu alcalin des armatures à matrice vinylester ou époxy renforcée par des fibres de verre (PRFV), qui sont actuellement les plus utilisées, ou encore sur le vieillissement de l'interface PRF/béton. Dans ce contexte, la présente étude vise à développer pour la première fois en France, un ensemble de méthodologies permettant, d'une part, de caractériser les principales propriétés physiques, mécaniques et d'interface des différentes armatures en PRF disponibles sur le marché, mais également d'évaluer la durabilité d'armatures en PRFV (les plus représentatives du marché) et de l'interface PRFV/béton à travers des procédures pertinentes de vieillissements accélérés. La première partie de l'étude a donc été consacrée à la caractérisation physique et mécanique d'une sélection d'armatures du commerce, confectionnées à base de fibres de verre, de carbone ou d'aramide, et au comportement mécanique de l'interface entre ces PRF et le béton. Outre la caractérisation microstructurale des PRF par techniques de microscopie et d'analyse thermique, la mise en place de dispositifs d'essais de traction et de flexion 3 points à appuis rapprochés (Short-beam test) a permis d'accéder respectivement aux propriétés mécaniques en traction (module d'élasticité, résistance) et à la résistance au cisaillement inter-laminaire des armatures. Des essais spécifiques d'arrachement (Pull-out) ont ensuite permis d'évaluer l'influence de différents paramètres (type de fibre, diamètre et géométrie de surface des barres) sur le mécanisme de transfert d'effort à l'interface armature/béton. Une grande originalité de l'approche proposée réside dans l'instrumentation d'une partie des corps d'épreuve par des capteurs de déformation à fibre optique disposés au niveau de l'interface armature/béton ; ce dispositif de mesures réparties permet d'accéder à des informations locales comme le profil des déformations de traction de l'armature, et d'en déduire la longueur d'ancrage des différentes armatures dans le béton. En complément de l'étude expérimentale précédente, un travail de modélisation analytique et numérique a été initié en vue de simuler les essais d'arrachement et d'appréhender plus finement les mécanismes d'interface mis en jeu entre l'armature et le béton lors de ces essais. Dans cette optique, un modèle analytique d'interface a tout d'abord été proposé, puis introduit dans un modèle aux éléments finis (modèle d'endommagement de zones cohésives). Enfin, un protocole de vieillissement accéléré a été appliqué à des barres en PRFV seules ou noyées dans un milieu cimentaire. Les caractéristiques résiduelles des armatures et des interfaces ont été évaluées à différentes échéances de vieillissement (jusqu'à 240 jours). Hormis une diminution des propriétés mécaniques des barres soumises à une immersion directe en solution alcaline, cette condition pouvant être considérée comme très sévère par rapport aux conditions de service, il n'a pas été observé de dégradation des propriétés d'adhérence PRF/béton par rapport à l'état initial / Corrosion of the steel reinforcing bars (rebars) is the main process involved in the degradation of reinforced concrete (RC) structures, and has large repercussions on the maintenance/reparation expenses. To prevent such degradations on new infrastructures, the use of corrosion-free reinforcements, such as Fiber Reinforced Polymer (FRP) bars based on glass, carbon or aramid fibers, is gaining interest. Specific guidelines are already available in several countries (USA, Canada or Japan for instance), that define the design principles and good practices for this type of internal rebars; beside, many FRP RC structures have been built and are in service in these countries. Although the development of these new reinforcing bars is quite promising, infrastructures owners are still reluctant for their wide-scale use, especially in France. There are still major concerns regarding the long term behavior of FRP RC structures, and more particularly, the durability of glass fibers reinforced polymers (GFRP) when subjected to an alkaline environment, and the ageing behavior of the GFRP/concrete bonding as well. In this context, the present study aims at developing for the first time in France, a set of methodologies that allows : to characterize the main physical/mechanical properties of different types of FRP bars from the marketto assess the durability of GFRP bars (the most common type of bar) and their interface with concrete through relevant accelerated ageing procedures. The first part of this study was thus devoted to the physical/mechanical characterization of a selection of commercially available FRP rebars, based on glass, carbon or aramid fibers, and to the mechanical behavior of corresponding FRP/concrete interfaces. Beside the microstructural characterization of the various FRP materials by microscopy and thermal analysis techniques, tensile and short beam tests were developed in order to determine the tensile properties (Young's modulus and strength) and the interlaminar shear strength (ILSS) of the bars. Specific pull-out tests then made it possible to evaluate the influence of several parameters (type of fibers, diameter and surface geometry of the bars) on the mechanism of load transfer at the bar/concrete interface. A main originality of the proposed approach relied on the instrumentation of several test bodies by optical fiber strain sensors, which were installed along the bar/concrete interface. Such a distributed measurement system provided local information in the form of tensile strain profiles of the bars along the interface, and made it possible to determine the effective transfer length of the various types of FRP bars. As a complement to the previous experimental study, an analytical and numerical modeling work was initiated to simulate the pull-out tests and investigate more closely the interfacial mechanisms involved in the FRP bar/concrete bond behavior. In this line, an improved interface model was first proposed, which was then implemented in a finite element model (cohesive zone model formulated in the context of damage mechanics).Finally, an accelerated ageing protocol was developed and applied to the GFRP bars, either alone or embedded in a concrete medium. The retention properties of both bars and interfaces were determined after various periods of exposure (up to 240 days). Except a drop of tensile properties observed for GFRP bars that were directly immersed in an alkaline solution, which is considered as a very severe environment compared to actual service conditions, no significant loss of interfacial properties was detected on aged specimens compared to the initial state

Orientador: Yuzo Iano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T09:55:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mesquita_OdairdosSantos_M.pdf: 8376051 bytes, checksum: 11a0307915c4b7e7e94393ba4f65c532 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nos últimos anos houve uma evolução das redes de telecomunicações no Brasil. A implantação de redes de fibra óptica tornou-se uma realidade dos centros urbanos bem como nas áreas rurais. Com a expansão dessas redes observa-se o surgimento e a necessidade de normatização das redes ópticas passivas. Entre essas redes passivas destaca-se a EPON (Ethernet Passive Optical Network) e a GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Network). Com a expansão de redes de banda larga e de novos serviços ligados a ela, torna-se necessário a realização de estudos detalhados sobre a viabilidade técnica econômica e de aplicabilidade dessas redes. É por isso que desenvolvemos nesse trabalho um modelamento econômico financeiro sobre essas novas tecnologias. Esse modelamento permite escolher a tecnologia economicamente mais viável na implantação de projetos envolvendo as tecnologias GPON e/ou EPON. Esse projeto é baseado em um estudo de caso para um município do interior de São Paulo, Brasil. Durante o estudo realizamos um planejamento técnico econômico detalhado visando uma eventual implantação de uma dessas redes. Foi feita uma apresentação completa dessas tecnologias baseada no estudo de caso. Foi discutida a possibilidade de implantar esse projeto na cidade escolhida do interior de São Paulo ou em qualquer outra cidade brasileira / Abstract: In recent years there has been an evolution of telecommunications networks in Brazil. The implementation of fiber-optic networks has become a reality of urban centers and rural areas. With the expansion of these networks, we observed the emergence and the need for standardization of these passive optical networks. Among these networks, there are the EPON (Ethernet Passive Optical Network) and GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Network). With the expansion of broadband networks and new services linked to them, it becomes necessary to conduct detailed studies of the technical and economic applicability of these networks. We developed in this project a careful financial economic modeling on these new technologies. This modeling technique allows choosing the best of these technologies (GEPON/EPON) and the one that is economically feasible. This project is based on a case study for the city of São Paulo, Brazil. During the study, we performed a detailed techno-economic planning aimed an eventual implementation of any of these networks. A complete presentation of these technologies was done based on this case study. It was also discussed the possibility of implementing this project in the chosen city of São Paulo or any other Brazilian city / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica