Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration CIFRE entre Naval Group, le Laboratoire d’Hydrodynamique, d’Energétique et d’Environnement Atmosphérique (LHEEA) de l’Ecole Centrale de Nantes et de l’Institut de Génie des Matériaux (GeM) de l’ICAM de Nantes, sur la problématique de développement d’hélices marines plus efficaces, plus discrètes, et plus respectueuses de l’environnement. Une des solutions passe par le développement de structures composites plus légères et plus flexibles, capables de se déformer passivement pour s’auto-adapter à l’écoulement incident grâce à leurs propriétés spécifiques de couplage flexion-torsion. En lien direct avec cette problématique, nous avons réalisé les travaux de thèse en deux temps. Nous avons dans un premier temps mis en place, montré la faisabilité et validé une méthode de couplage numérique fluidestructure implicite fort entre les codes commerciaux de CFD Starccm+ et de CSD Abaqus pour un cas d'application issu de résultats expérimentaux disponibles dans la littérature sur deux hydrofoils flexibles déformables. Puis dans un second temps nous avons développé, réalisé et testé, dans le tunnel hydrodynamique de l’Ecole Navale, un profil portant composite spécifiquement conçu pour s’approcher du comportement d’une hélice. L’étude expérimentale et numérique de cette configuration nous a permis i) d’éprouver l'utilisation en milieu académique et industriel de nouvelles méthodes expérimentales d'instrumentation d'une pièce composite par insertion directe de fibres optiques dans les plis de composite, et d'une méthode mixte numérique - expérimentale de calibration fine d'un modèle numérique structure ; ii) d’apporter un éclairage sur la physique de l'interaction fluidestructure se produisant sur une surface portante composite ; et iii) de préciser les limitations actuelles concernant la diffusion en milieu industriel de cette méthode de couplage numérique fluide-structure. / This Ph.D is sponsored by the French company Naval Group in collaboration with LHEEA Laboratory from Ecole Centrale de Nantes and GeM Institute from ICAM de Nantes, and deals with the development of new composite marine propellers with improved efficiency, improved acoustic discretion and more environment-friendly. One of the key solutions lies in the application of composite materials to marine structures, in order to benefit from their reduced weight, increased flexibility and bend-twist coupling capacity. Indeed, the latter enables the shape-adaptability of the structure to passively adapt to the incoming flow. To meet this challenge, we first set-up a tightly coupled numerical fluid-structure method using two commercial CFD (Starccm+) and CSD (Abaqus) solvers on two flexible hydrofoils and we validated this method against experimental results available in the literature. Second, we specifically developed a composite hydrofoil to behave closely like a marine propeller and tested it in the hydrodynamic tunnel of the Ecole Navale. Thanks to the combined experimental and numerical analysis of this composite hydrofoil we reached the following conclusions: i) we helped demonstrate the industrial application of a state-of-the-art strain measurement technique using optical fibers directly embedded within the composite plies, ii) we provided some insights into the physics of the fluid-structure interaction occurring on composite hydrofoils and iii) we presented the current limitations of this coupled numerical fluid-structure method relatively to its industrial application.

Les références de temps et de fréquence sont largement distribuées sur réseaux informatique et de communications, pour une large gamme d'applications scientifiques et industrielles. Poussé par une demande pour de meilleures performances, un certain nombre de nouvelles méthodes de transfert de temps et de fréquence sur des réseaux à fibres optiques ont été développées ces dernières années. Dans cette thèse, notre objectif est de développer une approche de transfert de temps et de fréquence multi-utilisateurs, compatible avec les réseaux de télécommunications et compétitive avec la distribution de temps par GNSS. Nous nous intéressons donc aux méthodes pour les réseaux à commutation par paquets, comme le NTP (Network Time Protocol) et le PTP (Precision Timing Protocol). Nous nous concentrons également sur les liaisons “unidirectionnelles”, où les signaux aller et retour entre les nœuds de réseau se propagent sur des fibres distinctes, non au sein d’une même fibre (liaisons “bidirectionnelles”). En particulier, nous utilisons une méthode appelée White Rabbit PTP (WR). Développée au CERN, basée sur PTP, utilisant l’Ethernet synchrone et d'autres techniques pour atteindre des performances élevées, WR réalise une stabilité du temps sous-nanoseconde pour la synchronisation d'instruments sur des réseaux à l'échelle de 10 km. Nous sommes particulièrement intéressés par l'extension de cette méthode pour la distribution de références au niveau régional ou national, sur des liaisons allant jusqu'à 1000 km.Nous étudions d’abord les performances de l'équipement réseau White Rabbit, en particulier le commutateur White Rabbit. Nous y apportons diverses améliorations : sur le verrouillage du commutateur grand maître à la référence externe, améliorant ainsi sa stabilité à court terme de plus d'un ordre de grandeur ; sur la bande passante de verrouillage du commutateur esclave ; et en augmentant le débit des messages PTP entre les commutateurs maître et esclave.Nous étudions ensuite les liaisons WR moyennes et longues distances. Nous construisons un lien unidirectionnel de 100 km en utilisant des bobines de fibres dans le laboratoire. Nous découvrons que la performance à court terme est limitée par la dispersion chromatique de la fibre, tandis que la performance à long terme est dégradée par le bruit thermique. Pour limiter l'effet de la dispersion chromatique sur les liaisons longue distance, nous proposons l'utilisation d'une approche en cascade. Nous réalisons un lien en cascade de 500 km, à nouveau avec des bobines de fibres. Nous utilisons le multiplexage en longueur d'onde dense pour construire ce lien par des passages multiples à travers des bobines plus courtes. Nous obtenons une stabilité de transfert de fréquence de 2 × 10-12 à une seconde de temps d'intégration et de 5 × 10-15 en un jour, limitée par le bruit thermique à long terme. Nous obtenons une stabilité temporelle de 5 ps à une seconde de temps d'intégration, diminuant jusqu'à un minimum de 1,2 ps à 20 secondes et restant inférieure à une nanoseconde pour des durées plus longues. Ces performances sont similaires à court terme, et deux ordres de grandeur meilleures à long terme, qu’un récepteur GPS de bonne qualité. Nous nous attendons à ce que les fluctuations thermiques et donc l'effet du bruit thermique des fibres soient réduits d'un facteur d'environ cinq pour les installations sur le terrain.Enfin, nous faisons des études préliminaires sur l'étalonnage en temps des liaisons WR. Le principal défi est de mesurer l'asymétrie de longueur optique entre les deux fibres utilisées pour le transfert des signaux aller et retour. Nous démontrons une technique d'échange de fibres, en utilisant une liaison suburbaine White Rabbit sur fibre noire. Nous décrivons et testons ensuite une nouvelle méthode variationnelle pour l'étalonnage, impliquant une méthode de mesure différentielle basée sur l'exploitation de deux liaisons WR à différentes longueurs d'onde sur la même liaison. / Time and frequency references are widely distributed over communications and computer networks, for a variety of scientific and industrial applications. Driven by a demand for improved performance, a number of new methods for time and frequency transfer over optical fiber-based networks have been developed in recent years. In this thesis our objective is to develop a scalable network time and frequency transfer approach, providing multi-user dissemination, compatible with large telecommunication networks and competitive with GNSS-based time distribution. Therefore we are concerned with methods for use in packet-based networks, like the Network Time Protocol (NTP) and Precision Timing Protocol (PTP). We also concentrate on “unidirectional” links, where the forward and backward signals between network nodes propagate over separate fibers, not within the same fiber (“bidirectional” links).In particular we use a method called White Rabbit PTP (WR). This is a novel technology developed at CERN, based on PTP while using Synchronous Ethernet and other techniques to achieve high performance. It demonstrates sub-nanosecond time stability and synchronization of arrays of instruments over 10 km scale networks. We are particularly interested in extending this method for large scale distribution of references at regional or national level, over links of up to 1000 km.We first study extensively the default performances and limitations of White Rabbit network equipment, in particular the White Rabbit switch. We make various improvements to its operation: on the locking of the grandmaster switch to the external reference, thus improving its short-term stability by more than an order of magnitude; optimizing the locking bandwidth of the slave switch; and increasing the PTP messaging rate between master and slave switches.We then study medium and long-distance WR links. We construct a 100 km, unidirectional link using fiber spools in the laboratory. We discover that the short-term performance is limited by chromatic dispersion in the fiber, while the long-term performance is degraded by the influence of temperature variations on the fiber. To limit the effect of chromatic dispersion for long-haul links, we propose the use of a cascaded approach. We realise a national scale, cascaded, 500 km link, again utilizing fiber spools. We use Dense Wavelength Division Multiplexing methods to construct this link by mutliple passages through shorter spools. We achieve a frequency transfer stability of 2 × 10−12 at one second of integration time and 5 × 10−15 at one day, limited by thermal noise in the long term. We achieve a time stability of 5 ps at one second of integration time, decreasing to a minimum of 1.2 ps at 20 seconds and remaining below one nanosecond for longer averaging times. These performances are similar in the short term, and two orders of magnitude better in the long term, than good quality GPS receivers. We expect thermal fluctuations and therefore the effect of fiber thermal noise to be suppressed by a factor of approximately five for installations in the field.Finally we make preliminary investigations of time calibration of WR links. The main challenge here is to measure the optical length asymmetry between the two fibers used for signal transfer in the forward and backward directions. We demonstrate a fiber swapping technique, using a mid range, suburban White Rabbit link over dark fiber. We then describe and test a new variational method for calibration, involving a differential measurement method based on operating two WR links at different wavelengths over the same optical fiber link.In conclusion, we demonstrate high performance, long haul White Rabbit links for time and frequency dissemination to multiple users. With the level of frequency transfer performance achieved, White Rabbit PTP provides a competitive and scalable technique for comparing industrial atomic clocks at regional and national scales.

Concluypo enmbargo. / Solicitud de envío manuscrito de artículo científico. / El presente trabajo propone un dispositivo electrónico portátil que, acoplado a un microscopio óptico convencional, pueda capturar una imagen microscópica de la fibra óptica y emita un juicio si el conector se encuentra en un estado de limpieza aceptable o no. Asimismo, mediante reportes de trabajo y usando normas internacionales, evaluar los conectores para que formen parte de una base de datos histórica que aporte a los mantenimientos preventivos de una red. Si bien en la actualidad se tienen soluciones tecnológicas parecidas, estas tienen como gran desventaja el alto costo que implica adquirir uno de estos equipos, desanimando a los operadores optar por este importante equipo. Ingenierilmente, esta propuesta será posible mediante el desarrollo de un algoritmo que procese las imágenes capturadas con el uso de diversas herramientas de procesamiento de imágenes como la binarización, transformada de Hough, algoritmo de Canny, escala de grises y ecualización de imágenes, que, montado sobre un hardware basado en un computador de placa reducida, entregará una evaluación del conector de fibra óptica y un reporte descargable que sirve como documentación del trabajo realizado. Dentro de este contexto, los resultados obtenidos son favorables para una utilización en campo, para llegar a esto se tuvo como como variable de calidad el índice de Kappa Cohen, en el cual se demuestra la alta tasa de coincidencia entre las evaluaciones del equipo y la evaluación de ingenieros expertos. / The present work proposes a portable electronic device that, coupled with a conventional optical microscope, can capture a microscopic image of the optical fiber and emit a judgment if the connector is in an optimal cleaning state or not. Likewise, through reports and using international standards, evaluate the connectors so that can be part of a source of database that contributes to the preventive maintenance of a network. Although similar technological solutions are currently available, these have the great disadvantage of the high cost of acquiring one of this equipment, discouraging operators from opting for this important procedure. Engineeringfully, this proposal will be possible through the development of an algorithm that processes the captured images with the use of various image processing tools such as binarization, Hough transform, Canny algorithm, grayscale and image equalization, which, mounted on a hardware based on a reduced plate computer, it will provide an evaluation of the fiber optic connector and a downloadable report that serves as documentation of the work done. Within this context, the results obtained are favorable for a field use, to achieve this, the Kappa Cohen index was used as a quality variable, which demonstrates the high rate of coincidence between the evaluations of the equipment and the Evaluation of expert engineers. / Tesis

Cette thèse porte sur le développement de fibres optiques de type cœur/gaine, dont le cœur est composé de vitrocéramiques transparentes. Le système étudié est composé d’une matrice de silice stabilisant la phase ZnGa2O4 sous la forme de nano cristaux, pouvant être dopés par des ions de métaux de transition tels que le chrome (III) et le nickel (II). Les verres précurseurs de vitrocéramiques ont été synthétisés par fusion trempe, étirés sous forme de fibres optiques par la méthode poudre puis recuits thermiquement afin d’obtenir des fibres optiques à cœur vitrocéramiques optiquement actives. L’optimisation conjointe de la composition des verres précurseurs, des paramètres de fibrage, de la composition finale des fibres et du protocole de recuit thermique de cristallisation, ont permis de maximiser leurs propriétés de luminescence autour de 700 nm et 1350 nm pour les fibres dopées par du chrome (III) et du nickel (II) respectivement. Ces types de fibres peuvent trouver des applications dans les domaines de la thermométrie optique, des sources optiques, des amplificateurs et des lasers fibrés. En particulier, nous avons démontré que le spectre d’émission autour de 1350 nm des fibres dopées par du nickel (II) présente une largeur à mi-hauteur supérieure à 270 nm, meilleure que celle des sources commerciales centrées autour de 1300 nm. Le niveau de puissance émise, de l’ordre d’une trentaine de microwatts, est quasiment compatible avec les applications de source optique pour l’OCT. Des développements ultérieurs visant à réduire le niveau de pertes dans ces fibres et de maximiser l’efficacité du dopant permettrons d’amener cette technologie à un niveau de performance compatible avec ces applications. Ces résultats encourageants ont motivés le dépôt d’une demande de protection des fibres et de leur procédé d’élaboration par un brevet. / This thesis focuses on the development of core/clad type optical fibers where the core is composed of transparent glass ceramics. The system considered was composed of a silica matrix where ZnGa2O4 nanocrystals can be stabilized. Those crystals can interestingly be doped with transition metal ions such as chromium (III) or nickel (II) ions. The precursor glass were synthetized by melt quenching method, drawn into fibers through the powder in tube process, and subsequently annealed to produce optically active glass ceramic optical fibers. The starting glass composition together with the drawing parameters, the fiber core composition and the annealing protocol were optimized in order to maximize the luminescence properties around 700 nm and 1350 nm in chromium (III) and nickel (II) doped fibers respectively. Such type of fibers are interesting for the domains of optical thermometry, fibered sources, amplifiers and lasers. In particular, we demonstrated that the emission spectrum around 1350 nm of nickel (II) doped glass ceramic fibers exhibited a full width at half maximum above 270 nm, wider than that of 1300 nm centered commercial sources. The overall power outcome is about thirty micro watts, which is almost suitable for OCT applications. Further developments aiming at reducing the optical losses in the fibers and in maximizing the dopant efficiency will allow to reach the applications requirements. Those promising results led to a patent application on the fibers composition and their fabrication process.

En esta tesis doctoral se presenta el diseño, la implementación y la caracterización de sensores en fibra óptica para la monitorización de diversas magnitudes en ambientes adversos. Se entiende como ambientes adversos aquellas condiciones ambientales externas a los sensores que por su naturaleza dificultan el uso y la fiabilidad a largo plazo de los sistemas de monitorización. Existe una gran variedad de ambientes adversos tales como temperaturas extremas, altas presiones, ambientes químicos o ionizantes, vibraciones o impactos mecánicos, entre otros. Este trabajo de tesis, realizado en el Grupo de Comunicaciones Ópticas y Cuánticas (GCOC) del Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (ITEAM) de la Universitat Politècnica de València así como el trabajo realizado durante la estancia en la School of Engineering and Applied Science de la Aston University, contempla algunos de estos escenarios, por lo que en el diseño e implementación de los sensores ópticos se han empleado distintas tecnologías ópticas, como las redes de difracción de Bragg (FBGs) o los interferómetros ópticos, con el fin de optimizar las prestaciones de los sensores. En primer lugar, se ha realizado un estudio exhaustivo de las redes de difracción de Bragg regeneradas (RFBGs) para la medida de temperaturas extremas, cercanas a los 1300ºC en algunos casos. Este estudio comprende desde el proceso de fabricación de estos dispositivos fotónicos hasta la caracterización como sensores de temperatura y el estudio de la estabilidad térmica a largo plazo. Se ha realizado también un estudio teórico y experimental sobre la multiplexación de interferómetros modales que, por su sensibilidad y robustez, son muy apropiados para su uso en condiciones ambientales adversas. La técnica de multiplexación desarrollada permite multiplexar los interferómetros modales en distintas configuraciones minimizando la interferencia entre ellos. Por último, se muestra la implementación de un sistema de inscripción de FBGs en fibras ópticas de polímeros y el uso de los dispositivos obtenidos para el diseño, la implementación y la caracterización de sensores ópticos para la medida de curvaturas, grandes deformaciones y deformaciones dinámicas. / Barrera Vilar, D. (2013). Diseño, fabricación y caracterización de FBGs e interferómetros en fibra óptica para la monitorización en ambientes adversos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/33399 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[EN] Structural Health Monitoring (SHM) is a discipline that quantitatively assesses the integrity and performance of infrastructures, relying on sensors, and support the development of efficient Maintenance and Rehabilitation (M&R) plans. Optical Multicore Fiber (MCF) Shape Sensors offer an innovative alternative to traditional methods and enable the reconstruction of the deformed shape of structures directly and in real-time, with no need of computation models or visual contact and exploiting all the advantages of Optical Fiber Sensors (OFS) technology. Despite the intense research efforts centered on this topic by research groups worldwide, a comprehensive investigation on the parameters that influence the performance of these sensors has not been conducted yet. The first part of the thesis presents a numerical study that examines the effects of strain measurement accuracy and core position errors on the performance of optical multicore fiber shape sensors in sensing three-dimensional curvature, which is at the basis of shape reconstruction. The analysis reproduces the strain measurement process using Monte Carlo Method (MCM) and identifies several parameters which play a key role in the phenomenon, including core spacing (distance between outer cores and sensor axis), number of cores and curvature measured. Finally, a set of predictive models were calibrated, by fitting the results of the simulations, to predict the sensors performance. Afterward, an experimental study is proposed to evaluate the performance of optical multicore fiber in sensing shape, with particular focus on the influence of strain sensors length. Two shape sensors were fabricated, by inscribing long (8.0 mm) and short (1.5 mm) Fiber Bragg Gratings (FBG) into the cores of a multicore seven-core fiber. Thus, the performance of the two sensors was assessed and compared, at all the necessary phases for shape reconstruction: strain sensing, curvature calculation and shape reconstruction. To conclude, an innovative approach, based on the Saint-Venant's Torsion Theory, is presented to determine the twisting of multicore fiber and to compensate the errors due to twisting during shape reconstruction. The efficiency of the theoretical approach was then corroborated performing a series of twisting tests on a shape sensor, fabricated by inscribing FBGs sensors into an optical spun multicore seven-core fiber. The investigation of the mechanical behavior of multicore optical shape sensors has synergically involved diverse disciplines: Solid Mechanics, Photonics, Statistics and Data Analysis. Such multidisciplinary research has arisen from the prolific cooperation between the Institutes of the Institute of Science and Technology of Concrete (ICITECH) and the Institute of Telecommunications and Multimedia Applications (iTEAM) - Photonics Research Labs (PRL) - of Universitat Politècnica de València (UPV), in addition to valuable collaboration with other members of the European ITN-FINESSE project, to which this work belongs. This research work aims to enhance the performance optical multicore fiber shape sensors and support the development of new sensor geometries, with great potential for structural health monitoring applications. / [ES] La Monitorización de la Salud Estructural (MSE) evalúa cuantitativamente la integridad y el comportamiento de las infraestructuras y permite desarrollar planes eficaces de Mantenimiento y Rehabilitación (M&R), utilizando los datos de los sensores. Sensores de forma basados en fibra óptica multinúcleo ofrecen una alternativa a los métodos tradicionales y permiten la reconstrucción de la deformada de estructuras de forma directa y en tiempo real, sin necesidad de modelos de cálculo o contacto visual y con todas las ventajas de la tecnología de los Sensores de Fibra Óptica (SFO). A pesar de los grandes esfuerzos en la investigación centrada en este tema por parte de los grupos de investigación de todo el mundo, todavía no se ha realizado una investigación exhaustiva que estudie los parámetros que influyen en el comportamiento de estos sensores. En la primera parte de la tesis se presenta un estudio numérico en el que se examinan los efectos de la precisión de la medición de la tensión y los errores de posición del núcleo en el comportamiento de los sensores de forma basados en fibra óptica multinúcleo para definir la curvatura tridimensional, que es la base de la reconstrucción de la forma. El análisis reproduce el proceso de medición de la tensión utilizando el método de Monte Carlo (MC) e identifica una serie de parámetros que desempeñan un papel en el proceso, entre ellos la separación del núcleo (distancia entre los núcleos exteriores y el eje del sensor), el número de núcleos y la curvatura medida. Por último, se calibró un conjunto de modelos de predicción ajustando los resultados de las simulaciones para predecir el comportamiento de los sensores. A continuación, se propone un estudio experimental para evaluar el comportamiento de los sensores de forma basado en fibra óptica multinúcleo, con especial atención en la influencia de la longitud de los sensores de deformación. Se fabricaron dos sensores de forma, inscribiendo Fiber Bragg Gratings (FBG) con longitudes de 8,0 mm y 1,5 mm en los núcleos de una fibra multinúcleo de siete núcleos. Así, se evaluó y comparó el comportamiento de los dos sensores en todas las fases necesarias para la reconstrucción de la forma, incluyendo la medición de la tensión, el cálculo de la curvatura y la reconstrucción de la forma. Para concluir, se presenta un enfoque innovador, basado en la Teoría de la Torsión de Saint-Venant, para determinar la torsión de la fibra multinúcleo y compensar los errores debidos a la torsión durante la reconstrucción de la forma. La eficiencia del enfoque teórico fue verificada realizando una serie de pruebas de torsión en un sensor de forma, fabricado inscribiendo los sensores de FBGs en una fibra óptica multinúcleo torcida y siete núcleos. La investigación del comportamiento mecánico de los sensores ópticos de forma multinúcleo ha involucrado sinérgicamente diversas disciplinas: Mecánica del sólido, Fotónica, Estadística y Análisis de datos. Esta investigación multidisciplinaria ha surgido de la prolífica cooperación entre el Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y el Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (iTEAM) - Laboratorio de Investigación Fotónica (LIF) - de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), además de la valiosa colaboración con otros miembros del proyecto europeo ITN-FINESSE, al que pertenece este trabajo. Este trabajo de investigación puede permitir mejorar el comportamiento de los sensores de forma basados en fibra óptica multinúcleo y apoyar el desarrollo de nuevas geometrías de sensores, con un gran potencial para aplicaciones de control de la salud estructural. / [CA] Structural Health Monitoring (SHM) avalua quantitativament la integritat i el comportament de les infraestructures i permet desenrotllar plans eficaços de Maintenance and Rehabilitation (M&R), utilitzant les dades dels sensors. Optical Multicore Fiber (MCF) Shape Sensors oferixen una alternativa als mètodes tradicionals i permeten la reconstrucció de la forma de la deformació de les estructures de forma directa i en temps real, sense necessitat de models de càlcul o contacte visual i amb tots els avantatges de l'Optical Fiber Sensors (OFS) Technology. A pesar dels grans esforços en la investigació centrada en aquest tema per part dels grups d'investigació de tot el món, encara no s'ha realitzat una investigació exhaustiva que estudie els paràmetres que influïxen en el comportament d'aquestos sensors. En la primera part de la tesi es presenta un estudi numèric en què s'examinen els efectes de la precisió del mesurament de la tensió i els errors de posició del nucli en el comportament dels sensors de forma basats en fibra òptica multinucli per a definir la curvatura tridimensional, que és la base de la reconstrucció de la forma. L'anàlisi reproduïx el procés de mesurament de la tensió utilitzant el mètode de Monte Carlo (MC) i identifica una sèrie de paràmetres que exercixen un paper en el procés, entre ells la separació del nucli (distància entre els nuclis exteriors i l'eix del sensor), el nombre de nuclis i la mesura de la curvatura. Finalment, es va calibrar un conjunt de models de predicció ajustant els resultats de les simulacions per a predir el comportament dels sensors. A continuació, es proposa un estudi experimental per a avaluar el comportament dels sensors de forma basat en fibra òptica multinucli, amb especial atenció en la influència de la longitud dels sensors de deformació. Es van fabricar dos sensors de forma, inscrivint Fiber Bragg Gratings (FBG) amb longituds de 8,0 mm i 1,5 mm en els nuclis d'una fibra multinucli de set nuclis. Així, es va avaluar i es va comparar el comportament dels dos sensors en totes les fases necessàries per a la reconstrucció de la forma, incloent el mesurament de la tensió, el càlcul de la curvatura i la reconstrucció de la forma. Per a concloure, es presenta un enfocament innovador, basat en la Teoria de la Torsió de Saint-Venant, per a determinar la torsió de la fibra multinucli i compensar els errors deguts a la torsió durant la reconstrucció de la forma. L'eficiència de l'enfocament teòric va ser verificada realitzant una sèrie de proves de torsió en un sensor de forma, fabricat inscrivint els sensors de FBGs en una fibra òptica de set nuclis de filat múltiple. La investigació del comportament mecànic dels sensors òptics de forma multinucli ha involucrat sinèrgicament diverses disciplines: Mecànica del sòlid, Fotónica, Estadística i Anàlisi de dades. Aquesta investigació multidisciplinària ha sorgit de la prolífica cooperació entre l'Institut de Ciència i Tecnologia del Formigó (ICITECH) i l'Institut de Telecomunicacions i Aplicacions Multimèdia (iTEAM) - Laboratori de investigación fotònica (LIF) - de la Universitat Politècnica de València (UPV), a més de la valuosa col·laboració amb altres membres del projecte europeu ITN- FINESSE, al qual pertany aquest treball. Aquest treball d'investigació pot permetre millorar el comportament dels sensors de forma basats en fibra òptica multinucli i ajudar al desenrotllament de noves geometries de sensors, amb un gran potencial per a aplicacions de control de la salut estructural. / Floris, I. (2020). Optical Multicore Fiber Shape Sensors. A numerical and experimental performance assessment [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/148715 / TESIS

The diploma thesis follows up on the bachelor thesis and deals with the issue of light-transmitting concrete LTC. The aim of thesis determines the transparency and its decrease due to durability. The terotical part deals with extension of LTC issues and follows up reserch from bachelor thesis. The teory is also focused on the issue of glass optical fibers. The experimental part deals with the influence of selected durability test on transparency of LTC. Transparency is determined by mesuring devise called black box. In the conclusion is summarized influences witch affects transparency and evaluation of whether the selected fibers are suitable for outdoor use.

The main subject of this diploma thesis is to make a proposal to improve the optical access network for the transmission of Triple play services. I would here to the reader clarify method of proposal of optical network. There are described the kinds of optical access networks with parameters, for which we must look by their construction. There are described the modern methods of construction optical network too. In the theoretical part are discussed used architecture of networks too. I met here known standards, which I compared for big importance by their choice. A reason of construction of optical network are services known like Triple play. These services together with their problems and parameters are here discussed too. At the end of theoretical part I listed here measuring method for getting negative attribute distorting the led signal. In practical part the locality witch use the optical signal as the source of information is ordered. These network use unfit connections and has less possibilities than usual and this is the reason, why is the network not able to supply Triple play in requested quality. At first the analysis of ordered network was needed. Situation was complicated by the fact, that it has been prohibited entrance to me. The structure of network and network parts was known and documented by me. I made the proposals to improve this network in practical part. By the first proposal remained original kind of access network FTTB, but used new parts with higher performance. By the second proposal I made the network FTTH, by which it was possible to use the last haul optical cables with treatment and using new elements. It was needed to create solution by flat units. The resulting proposals are here evaluated, compared and cost evaluated. For rejection of access to optical network I did not make measuring, so I made simulation for variant FTTH for getting some parameters negative acting transmission.

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While the capacity of multiple-input multiple-output (MIMO) systems has been explored in considerable detail, virtually all literature on this topic ignores electromagnetic considerations. This dissertation explores electromagnetic effects on the capacity performance of these multi-antenna architectures. Specifically, it examines the impact of superdirectivity for compact antenna arrays, the effect of antenna mutual coupling, and MIMO performance of multi-mode optical fiber with non-linear detection. Superdirectivity can lead to abnormally large capacity bounds in a MIMO communication system, especially when the antennas are placed close together. Because superdirective behavior is difficult to achieve in practice, this work formulates an approach for limiting the impact of superdirectivity by introducing finite ohmic loss into the capacity expressions. Results show that even a small amount of ohmic loss significantly affects the achievable system capacity and suppresses superdirective solutions. This formulation allows a more detailed examination of the capacity of MIMO systems for compact arrays. For channels which do not vary in time, placing antennas closer together generally reduces the system capacity. However, recent work has demonstrated that for a MIMO system operating in a fast fading environment where the transmitter and receiver know the channel covariance information, the capacity increases as antennas are placed near each other due to an increase in spatial correlation. Analysis of this behavior illustrates that when these capacity gains (due to closely spaced antennas) are observed the radiated power is also increased. Constraining the radiated power leads to superdirective solutions in which the ohmic loss constraint developed must be used to properly determine the capacity behavior of this system. Application of this constraint then leads to an optimum antenna spacing in contrast to the findings of previous research which indicate that antennas should be as close together as possible. Additionally, this section provides an analysis regarding the number of spatial modes that can be used for various system configurations. Recent research has shown that it is possible for MIMO communication techniques to be used with multimode optical fibers to increase the available distance-bandwidth. However, implementation of traditional MIMO schemes requires the use of coherent optical detection which can lead to high system complexity and cost. This dissertation proposes a multimode fiber MIMO system architecture which allows simultaneous transmission of unique streams to different users on the same fiber while using incoherent detection with amplitude and phase modulation at the transmitter. The resulting capacity scales nearly linearly with the number of transmitters and receivers. Because the architecture requires channel state information at the transmitter, a training scheme appropriate for use with optical intensity detection is also discussed.