Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:35:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RafaelGuilhermeRochae_M.pdf: 2153364 bytes, checksum: 23d758a1686b417eaea8b7c13be8f912 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os recentes avanços em circuitos eletrônicos e em fibras óticas proporcionaram o desenvolvimento de sensores baseados em fibras óticas, com uma grande ênfase em sensores com Grades de Bragg (FGB). Os sensores com grade de Bragg são utilizados para quantificar e medir vários parâmetros como: temperatura, pressão, tensão, corrente elétrica e termodinâmica, com grande precisão e resolução. Neste contexto, foi desenvolvido um nova técnica de baixo custo para interrogar um sensor com grade de Bragg e medir temperatura. O sensor FBG é iluminado com um laser DFB, que contém um peltier (Thermo Electrical Cooler - TEC) e um termistor. Um circuito eletrônico analógico controlado por um microcontrolador de alto desempenho (100 MIPS) varia o TEC com correntes controladas, alterando a temperatura do laser DFB e, consequentemente, modifica o comprimento de onda em sua saída. Esta simples técnica de baixo custo e boa precisão é capaz de detectar a grade de Bragg no espectro da fibra e calcular de forma indireta a temperatura no ponto / Abstract: The recent advances in fiber optics and eletronic circuits has led to the development of many sensors based on fiber optics, with a great emphasis on Fiber Bragg Gratings (FGB) sensors. The FGBs sensors are used to quantify severeal measurands, as temperature, pressure, tension, thermodynamics and electrical current, with good accuracy and resolution. In this projec, a novel low cost technique for interrogating a temperature FBG sensor was developed. The FBG sensor is iluminated with a DFB laser which contains a Thermo Electrical Cooler (TEC) and a thermistor. An eletronic analog circuit controlled by a high-performance 100 MIPS 8051CF120 microcontroller drives the TEC with a controlled current, changing the temperature of the DFB laser and, consequently, changing the wavelength in its output. The FBG temperature measurement is implemented with an algorithm stored in the microcontroller flash memory. When the temperature changes in the FBG, the system has to con-tinuosly track the FBG as it moves around the spectrum due to the temperature variations. This novel simple low-cost and good precision technique for making an all eletronic interrogator for measuring temperature with FBGs sensors was develeped. The unique charecteristic of associating the Bragg shifts with thermistor measured values is the main feature of the proposed interrogation scheme / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dante_Alex_M.pdf: 3529877 bytes, checksum: 4dd1be9e526e3698ffe5df07e12d5b62 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Sensores a fibra óptica utilizando grades de Bragg em fibra (fiber Bragg grating - FBG) estão se tornando cada dia mais importantes, dada a quantidade de aplicações nas quais vêm sendo empregados. Algumas das principais características dos sensores a FBG são: imunidade à interferência eletromagnética (EMI), isolamento elétrico, baixo peso, flexibilidade, e transmissão de informações a longa distância. Eles estão sendo empregados na medida de temperatura, deformação, carga, tensão mecânica e vibração. Estão presentes também em estruturas inteligentes, onde sensores a FBG distribuídos são incorporados à estrutura, permitindo a monitoração em tempo real das condições estruturais de pontes, trilhos ferroviários e aviões. Este trabalho apresenta uma nova técnica de caracterização de FBGs utilizando deconvolução. Nesta técnica, utiliza-se uma FBG sintonizável, cujo perfil de reflexão é bem conhecido, para caracterização de outra FBG, cujo perfil é inicialmente desconhecido. Utilizando placas eletrônicas com componentes de baixo custo, e um software desenvolvido em LabVIEW®, no qual implementamos a deconvolução dos perfis das FBGs, essa técnica permite o levantamento do perfil de reflexão e outros parâmetros, como a largura espectral FWHM (do inglês Full Width at Half Maximum) e o comprimento de onda de Bragg 'lâmbda'B, de uma FBG. Os resultados obtidos tornaram possível a validação da técnica proposta e permitem concluir que ela é robusta e, com refinamentos matemáticos que podem ser implementados no processo de deconvolução, permite a construção de um caracterizador de FBGs preciso e de custo bem inferior a equipamentos disponíveis comercialmente / Abstract: Optical fiber sensors using fiber Bragg gratings (FBG) are becoming increasingly important, given the amount of applications in which they are being used. Some of the most important characteristics of FBGs are: electromagnetic interference (EMI) immunity, light weight, flexibility, and long range information transmission. FBG sensors are being used in the measurement of temperature, deformation, load, strain and vibration. They are also being used in smart structures, where several distributed sensing FBGs are embedded in materials to allow for the real-time monitoring of the structural conditions of bridges, railroad tracks and airplanes. A new technique for the FBGs characterization using deconvolution is presented. In this technique, a tunable FBG, whose reflection spectrum is known, is used to discover another FBGs profile, which is previously unknown. Using low-cost electronic parts and software developed in LabVIEW, which performs the deconvolution of both FBGs spectra, this technique allows the measurement of the FBG reflection spectrum, its FWHM (Full Width at Half Maximum), and the Bragg center wavelength 'lambda'B. The obtained results enables to validate the proposed technique, allowing concluding that it is robust and, if numerical refinement is implemented, it will be possible to build a low-cost FBG characterization device, in comparison with other commercial devices used for this purpose / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

A análise de um sensor óptico de pressão foi realizada neste trabalho. O sensor baseia-se no deslocamento de um diafragma composto por camadas de silício, dióxido de silício e vidro. O deslocamento do diafragma causa a alteração do índice de refração do guia óptico do ramo sensor de um interferômetro de Mach-Zehnder, formado por guias do tipo \"rib\" na camada de vidro. A diferença de fase entre os sinais ópticos dos ramos sensor e de referência causa variação da intensidade luminosa na saída deste interferômetro. A simulação do deslocamento do diafragma foi feita empregando-se o Método das Diferenças Finitas, que também foi, utilizado no cálculo da alteração do índice de refração no guia óptico. O diafragma de três camadas foi substituído, nos cálculos, por outro composto de uma camada equivalente. A análise da propagação da luz no guia tipo \"rib\" foi feita por intermédio do Método do Índice Efetivo. Para a distribuição dos campos elétrico (para o modo TE) e magnético (para o modo TM) admitiu-se uma variação gaussiana na direção y, e a formulação clássica para um guia planar assimétrico, na direção x. O resultado final deste trabalho apresentou melhor aproximação com os dados experimentais do trabalho realizado por OHKAWA [23] do que a própria previsão teórica daquele. São apresentados gráficos do deslocamento do diafragma em função da pressão aplicada, da variação do índice de refração do guia do ramo sensor em função das dimensões geométricas do guia, da distribuição da componente de campo elétrico no guia óptico em função das suas dimensões geométricas, da defasagem entre os sinais dos ramos sensor e de referência em função da pressão aplicada e da pressão de meia-onda em função do comprimento do diafragma. / An integrated optical pressure sensor was analysed in this work. The sensor is based on the deflection of a multilayered diaphragm and operates as a Mach-Zehnder interferometer. A pressure difference between the upper and lower faces of the diaphragm induces a strain and produces a refractive index change in the sensor arm of the interferometer. As a consequence, a phase-shift is established between both arms of the sensor and light intensity modulation is observed at the device output. The Finite Difference Method was used in order to calculate the diaphragm deflection and the refractive index change. In the formulation the multilayered diaphragm was replaced by a single-layered one, with an equivalent bending rigidity. The light propagation in the rib-type waveguide sensor arm was analysed by the Effective lndex Method. A gaussian variation was assumed for the y-component of the electric (TE mode) and magnetic (TM mode) field distributions. In the x-direction the classical formulation was used. Results for the diaphragm deflection dependence on the applied pressure, the refractive index change as a function of the device geometry, phase shift versus applied pressure, as well as halfwave pressure as a function of diaphragm lenght are presented. The final model yield a better agreement to experimental data than the formulations previously available in the literature.

Este trabalho tem como objetivo a confecção e caracterização de guias de onda de GeO2-PbO e TeO2-ZnO. Os guias de onda foram produzidos a partir de filmes finos e vidros usando diferentes procedimentos. Os filmes foram produzidos usando a técnica de RF \"magnetron sputtering\" e foram caracterizados por meio de várias análises. Em especial, a microscopia eletrônica de varredura foi indispensável para definição dos melhores processos para a construção dos guias de onda, o maior desafio do trabalho, pois não havia na literatura trabalhos desta natureza com os materiais em questão. Os guias nos filmes foram construídos sobre substratos de silício, utilizando-se os processos convencionais de microeletrônica: limpeza química, oxidação térmica, deposição por \"sputtering\", litografia óptica e corrosões úmidas e por plasma. Os diversos testes realizados com estes processos permitiram encontrar as melhores condições (corrosão por plasma de SF6, resiste AZ-5214 e remoção com microstripper 2001) para a implementação de guias de onda \"rib\" com largura de 1 à 10 m usando profundidades de 70 nm para o guia de GeO2-PbO e de 90 nm para o guia de TeO2-ZnO. Os guias de ondas rib de PbO-GeO2 e TeO2-ZnO foram analisados opticamente quanto às perdas por propagação. Ambos apresentaram guiamento multimodo (TE) e os valores de atenuação experimentais obtidos foram de 2,2 dB/cm para o guia de GeO2-PbO e 1,5 dB/cm para o guia de TeO2-ZnO em 633 nm. Estes valores dependem da rugosidade superficial e lateral dos guias de ondas, da uniformidade dos filmes empregados e da diferença entre os índices de refração. Realizamos simulações do guiamento óptico em estruturas planares e tipo rib, para obter as atenuações no guiamento. Os resultados calculados foram compatíveis aos encontrados experimentalmente Os guias de onda feitos com vidros de GeO2-PbO-Ga2O3 e TeO2-GeO2-PbO utilizaram a técnica de escrita direta de laser de femtosegundos. Os melhores parâmetros de escrita dos guias produzidos foram para a velocidade de 0,05 mm/s e potência do laser de 10W. Para esta condição, o vidro de TeO2-GeO2-PbO apresentou perdas de 6,8 dB (para comprimento de 0,75 cm) e o vidro de GeO2-PbO-Ga2O3, 7,0 dB (para comprimento de 0,9 cm), em 633 nm. Este trabalho apresentou o desenvolvimento da tecnologia adequada para a produção de guias de onda formados por novos materiais, teluretos e germanatos, promissores para a optoeletrônica e fotônica. / The objective of this work is the production and characterization of GeO2-PbO and TeO2-ZnO waveguides. The waveguides were produced using thin films and glasses by means of different procedures. The films were produced using the RF magnetron sputtering method and characterized by a variety of techniques. In particular, scanning electron microscopy was essential to optimize the processes involved in producing the waveguides. This was one the fundamental challenge of this work since there are no reports in the literature describing these processes on such materials. The thin film waveguides were produced on top of a silicon substrate using conventional microelectronic procedures: chemical cleaning, thermal oxidation, sputtering deposition, optical lithography and wet chemical corrosion or plasma etching. Several tests performed using these processes enabled the determination of the best condition (SF6 etching, AZ-5214 resist and resist removal with microstripper 2001) for the implementation of rib waveguides with 1 to 10 m width and average depth of 70 nm for GeO2-PbO and 90 nm for TeO2-ZnO. For the rib waveguides of PbO-GeO2 and TeO2-ZnO the propagation losses were optically measured. Both systems presented a multimode (TE) guiding with attenuation values of 2.2 dB/cm for PbO-GeO2 and 1.5 dB/cm for TeO2-ZnO at 633 nm. These values depend heavily on the surface and lateral roughness, on the uniformity of the films and on the difference between the refractive index. We conducted computer simulations of optical guiding in planar and rib structures in order to estimate the guiding losses. The calculated values were compatible with the experimental results. Glasses waveguides of GeO2-PbO-Ga2O3 and TeO2-GeO2-PbO were produced using the direct writing technique with a femtosecond laser. The structures were analyzed optically in order to determine the overall propagation losses. The optimized writing parameters were 0.05 mm/s speed with 10 W laser power. Using these parameters we obtained for the propagation losses at 633 nm, 6.8 dB (for 0.75 cm length) and 7.0 dB (for 0.9 cm length) for TeO2-GeO2-PbO and GeO2-PbO-Ga2O3, respectively. This work presents the development of an adequate technology for the production of waveguides composed of new materials with promising applications for optoelectronics and photonics.

Este trabalho tem como objetivo a confecção e caracterização de guias de onda de GeO2-PbO e TeO2-ZnO. Os guias de onda foram produzidos a partir de filmes finos e vidros usando diferentes procedimentos. Os filmes foram produzidos usando a técnica de RF \"magnetron sputtering\" e foram caracterizados por meio de várias análises. Em especial, a microscopia eletrônica de varredura foi indispensável para definição dos melhores processos para a construção dos guias de onda, o maior desafio do trabalho, pois não havia na literatura trabalhos desta natureza com os materiais em questão. Os guias nos filmes foram construídos sobre substratos de silício, utilizando-se os processos convencionais de microeletrônica: limpeza química, oxidação térmica, deposição por \"sputtering\", litografia óptica e corrosões úmidas e por plasma. Os diversos testes realizados com estes processos permitiram encontrar as melhores condições (corrosão por plasma de SF6, resiste AZ-5214 e remoção com microstripper 2001) para a implementação de guias de onda \"rib\" com largura de 1 à 10 m usando profundidades de 70 nm para o guia de GeO2-PbO e de 90 nm para o guia de TeO2-ZnO. Os guias de ondas rib de PbO-GeO2 e TeO2-ZnO foram analisados opticamente quanto às perdas por propagação. Ambos apresentaram guiamento multimodo (TE) e os valores de atenuação experimentais obtidos foram de 2,2 dB/cm para o guia de GeO2-PbO e 1,5 dB/cm para o guia de TeO2-ZnO em 633 nm. Estes valores dependem da rugosidade superficial e lateral dos guias de ondas, da uniformidade dos filmes empregados e da diferença entre os índices de refração. Realizamos simulações do guiamento óptico em estruturas planares e tipo rib, para obter as atenuações no guiamento. Os resultados calculados foram compatíveis aos encontrados experimentalmente Os guias de onda feitos com vidros de GeO2-PbO-Ga2O3 e TeO2-GeO2-PbO utilizaram a técnica de escrita direta de laser de femtosegundos. Os melhores parâmetros de escrita dos guias produzidos foram para a velocidade de 0,05 mm/s e potência do laser de 10W. Para esta condição, o vidro de TeO2-GeO2-PbO apresentou perdas de 6,8 dB (para comprimento de 0,75 cm) e o vidro de GeO2-PbO-Ga2O3, 7,0 dB (para comprimento de 0,9 cm), em 633 nm. Este trabalho apresentou o desenvolvimento da tecnologia adequada para a produção de guias de onda formados por novos materiais, teluretos e germanatos, promissores para a optoeletrônica e fotônica. / The objective of this work is the production and characterization of GeO2-PbO and TeO2-ZnO waveguides. The waveguides were produced using thin films and glasses by means of different procedures. The films were produced using the RF magnetron sputtering method and characterized by a variety of techniques. In particular, scanning electron microscopy was essential to optimize the processes involved in producing the waveguides. This was one the fundamental challenge of this work since there are no reports in the literature describing these processes on such materials. The thin film waveguides were produced on top of a silicon substrate using conventional microelectronic procedures: chemical cleaning, thermal oxidation, sputtering deposition, optical lithography and wet chemical corrosion or plasma etching. Several tests performed using these processes enabled the determination of the best condition (SF6 etching, AZ-5214 resist and resist removal with microstripper 2001) for the implementation of rib waveguides with 1 to 10 m width and average depth of 70 nm for GeO2-PbO and 90 nm for TeO2-ZnO. For the rib waveguides of PbO-GeO2 and TeO2-ZnO the propagation losses were optically measured. Both systems presented a multimode (TE) guiding with attenuation values of 2.2 dB/cm for PbO-GeO2 and 1.5 dB/cm for TeO2-ZnO at 633 nm. These values depend heavily on the surface and lateral roughness, on the uniformity of the films and on the difference between the refractive index. We conducted computer simulations of optical guiding in planar and rib structures in order to estimate the guiding losses. The calculated values were compatible with the experimental results. Glasses waveguides of GeO2-PbO-Ga2O3 and TeO2-GeO2-PbO were produced using the direct writing technique with a femtosecond laser. The structures were analyzed optically in order to determine the overall propagation losses. The optimized writing parameters were 0.05 mm/s speed with 10 W laser power. Using these parameters we obtained for the propagation losses at 633 nm, 6.8 dB (for 0.75 cm length) and 7.0 dB (for 0.9 cm length) for TeO2-GeO2-PbO and GeO2-PbO-Ga2O3, respectively. This work presents the development of an adequate technology for the production of waveguides composed of new materials with promising applications for optoelectronics and photonics.

Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Ricardo Tokio Higuti / Banca: Ailton Akira Shinoda / Banca: Agnaldo Aparecido Freschi / Banca: Gefeson Mendes Pacheco / Resumo: Nesta tese, cinco novas técnicas de demodulação de fase óptica são propostas, as quais constituem versões melhoradas do método espectral J1...J4 clássico. As técnicas são adequadas para uso com sistemas interferométricos de dois feixes, homódinos, operando em malha aberta e sob excitação senoidal. As novas técnicas, aqui denominadas de métodos J1/J3A, J1...J3, Jm/Jm+2 e J0...J3, para medição do índice de modulação de fase, e, um novo método de medição da fase quase-estática, são de fácil implementação, não sendo afetadas pelo desvanecimento de sinal detectado, instabilidade da fonte óptica e visibilidade das franjas de interferência, possibilitando medições em tempo real. Os novos métodos espectrais foram avaliados com ruído branco, 1/f2 e fase quase-estática aleatória, usando o Matlab. Além disso, simulações dinâmicas realizadas no Simulink evidenciaram as vantagens dos novos métodos, que também foram testados em dois experimentos distintos: o primeiro foi direcionado à medições de tensões elétricas senoidais, usando um sensor óptico de tensão (SOT), baseado numa célula Pockels de cristal de niobato de lítio; o segundo, foi dedicado à medições de amplitudes de deslocamentos nanométricos de um atuador piezoelétrico flextensional (APF), usando-se um interferômetro de Michelson. Por ser um sistema que pode ser modelado analiticamente, o SOT serviu para validar os novos métodos espectrais. A caracterização de APF's usando os novos métodos ópticos é a aplicação relevante desta tese. Medições de deslocamentos no APF, desde a faixa subnanométrica até a micrométrica, realizadas usando-se os métodos J0...J3 e Jm/Jm+2, permitiram analisar sua linearidade e resposta em freqüência, as quais foram comparadas com os resultados obtidos com um analisador de impedâncias vetorial. Ambos os resultados experimentais, ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, five novel optical phase demodulation techniques are proposed, which overcome some of the limitations of the J1…J4 classical method. These improved techniques are applied with two beams, homodyne, open loop and sinusoidal phase modulation interferometer systems. These new techniques, named in this work as "J1/J3A, J1...J3, Jm/Jm+2 and J0...J3 methods," which are applied to phase modulation index measurements, and "the novel method for quasi-static phase measurements," are of simple implementation, and are unaffected by signal fading, laser source instabilities or changes in fringe visibility. In addition they allow real time measurements. The new methods were evaluated with white noise, 1/f2 noise and random fading, using Matlab/Simulink, making evident their advantages in relation to the classical methods. These methods were also tested in two experiments: the first one, corresponds to an optical voltage sensor (OVS), based on lithium niobate Pockels cell; the second one, refers to the measurement of nanometric displacement amplitudes of a piezoelectric flextensional actuator (PFA), by using a Michelson interferometer. Because the OVS has an analytic response, it was suitable to validate the new spectral methods. The characterization of the PFA by using the new optical methods is the main application of this thesis. PFA displacements, from sub-nanometer up to micrometer range were detected by applying the J0…J3 and Jm/Jm+2 methods. By measuring the PFA displacements, the linearity and frequency response of the PFA were evaluated. To confirm the observed frequencies of resonance an impedance analyzer was used to measure the magnitude and phase of the PFA admittance. Results obtained for the OVS and PFA systems, with the new methods and those produced by the J1...J4, J1...J6-neg, J1...J6-pos and J0...J2 classic methods, ...(Complete abstract, click electronic access below) / Doutor

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_FernandodeSouza_D.pdf: 2206636 bytes, checksum: f20b690f268876e5aef018b4b97266ac (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O trabalho apresentado nesta tese endereça dois importantes desafios impostos pela evolução da tecnologia CMOS, a diminuição da responsividade das junções e a redução da tensão de alimentação. Um fotodetector de alta responsividade e um sistema de imagem CMOS multiamostrado no domínio do tempo são propostos nesta tese. Como fototransistor de elevada responsividade propõem-se nesta tese o uso do Transistor Bipolar Lateral Controlado por Porta (GC-LBJT) operando como fototransistor de 4 terminais. Apresenta-se a análise do princípio de funcionamento e o desenvolvimento de um circuito equivalente CC. A fotoresposta do GC-LBJT é investigada em duas diferentes configurações, coletor-comum com tensão porta-base constante e emissor-comum com tensão porta-emissor constante. A característica da fotoresposta é associada às equações do dispositivo em ambas as configurações mostrando os principais parâmetros do dispositivo que determinam o ganho. Na configuração coletor-comum, a característica da fotoresposta varia de aproximadamente linear a sublinear por meio da tensão de controle VGB. Na configuração emissor-comum, o dispositivo apresenta fotoresposta sublinear e baixa excursão para toda faixa de tensão de controle (VGB) utilizada. Explorando a característica controlável do GC-LBJT em ambas as configurações, o fototransistor GC-LBJT pode apresentar ganho e responsividade maiores do que 10+6 e 10+4 A/W respectivamente. Propõe-se o método de múltipla-amostragem para sistemas de imagem CMOS no domínio do tempo. O pixel é composto por um comparador e um circuito de memória de um bit. O método de múltipla-amostragem no domínio do tempo permite reduzir o circuito de memória integrado ao pixel de 8 bits tipicamente para um único bit. O resultado da amostra armazenado na memória de um bit no pixel é lida externamente de forma síncrona e o valor do sinal do pixel é codificado de acordo com o instante da amostra no tempo. O número de bits e a velocidade de operação do circuito limitam a dimensão máxima da matriz. Além disso, este trabalho apresenta a influência da não-linearidade da capacitância do fotodiodo na característica da fotoresposta dos sistemas de imagem CMOS no domínio do tempo. Estudo do comportamento do ruído de padrão fixo e o temporal em sistema de imagem no domínio do tempo também são apresentados / Abstract: This thesis adresses two important challenges imposed by CMOS technology trends, the reduction of the junctions's responsivity and voltages levels. A new photodetector with high responsivity and a multi-sampling time domain image system are investigated. This thesis proposes to use the gate controlled lateral bipolar junction transistor (GCLBJT) as a four terminal phototransistor as photodetector with high responsivity. This work presents the photopolarization principle, gain current mechanism of the GC-LBJT in conjuction with DC equivalent circuit development. The GC-LBJT photo response is analysed in two different configurations, common colector with constant gate-base voltage and common emmiter with constant gate-emitter voltage. The photoresponse is related to device equations in both configurations. In the common colector with constant gate-base voltage configuration the photo response characteristic changes from linear to sublinear according to the VGB control voltage. In the common emmiter configuration, the device presents sublinear photo response and small changes for full range of the VGB control voltage used. Exploring the GC-LBJT controllable characteristic, the GC-LBJT phototransistor presents high and controllable gain all over the range of irradiation used, for both configurations. The multi-sampling method for time domain CMOS image systems is proposed. The pixel's architecture is composed by a comparator and a single bit memory circuit. The multisampling method in time-domain allows reducing memory circuits integrated per pixel with eight bit tipically to a single bit. The sample result stored in the single bit memory of the pixel is externally read in a synchronous way and the pixel signal value is coded according to the sampling instant. The number of the bits and the speed of circuit's operation define the upper limit of the matrix size. In addition, this work presents the influence of non-linearity on photoresponse characteristic for systems operating in time domain. The behavior of fixed and temporal pattern noise study in time domain image system is also presented / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-04T18:58:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoDispositivosEletronicos.pdf: 10630058 bytes, checksum: 2e05a8eb0e80f673c7cbd1c7167b5ded (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2017-10-10T17:05:00Z (GMT) / Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T15:35:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoDispositivosEletronicos.pdf: 10630058 bytes, checksum: 2e05a8eb0e80f673c7cbd1c7167b5ded (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-14T14:10:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoDispositivosEletronicos.pdf: 10630058 bytes, checksum: 2e05a8eb0e80f673c7cbd1c7167b5ded (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T14:10:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoDispositivosEletronicos.pdf: 10630058 bytes, checksum: 2e05a8eb0e80f673c7cbd1c7167b5ded (MD5) Previous issue date: 2011-02-14 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesse trabalho foram desenvolvidos vários dispositivos orgânicos nano e micro-estruturados baseados em moléculas de 4-dimetil amino azobenzeno-2-carboxílico (Vermelho de metila - VM), Fulureno C 60(subscrito), nanocompósitos de Aluminio/Nanotubos de Carbono (AL/NC) e os polímeros: Poli(3, 4-etileno dioxitiofeno)-poly(stireno sulfonato) - PEDOT-PSS e Poli (3-hexiltiofeno) - P3HT. Estes dispositivos são: Memória volátil, sensores de vapor de combustível, sensor termo-piezoresistivo e fotocélulas, que foram manufaturados por meio de centrifugação, gotejamento e deposição química de vapor, onde resultaram em dispositivos com geometria planar ou camada por camada. Foram realizadas caracterizações morfológicas, óticas, elétricas e térmicas nos dispositivos, que resultaram em: (a) memória volátil com um tempo de retenção do bit de 4,5 s, curvas características de corrente vs tensão com razões de pico-vale de 8:1 sob tensão elétrica positiva e 1:1 sob tensão elétrica negativa com condutividades de 10- 4(sobrescrito) S/m (estado OFF) para 10-³ S/m (estado ON) à temperatura ambiente; (b) sensores de vapor combustível com características de resistores químicos com sensibilidade para etanol e gasolina comrcial sobre concentrações de 26,25 ppm; (c) sensor termo-piezoresistivo com relação polinomial entre temperatura e resistência elétrica, relação linear entre pressão e resistência elétrica com precisão maior do que um termopar do tipo K quando comparados a um termômetro de mercúrio à temperatura ambiente; (d) fotocélulas com melhor desempenho quando dopadas por vermelho de Metila com eficiências quânticas acima de 0,04%, potência real de 0,27 e eficiência na conversão de potência de 2,0%. Esses resultados indicam que os dispositovos eletrônicos desenvolvidos apresentaram um bom desempenho quando alguns dos seus parâmetros foram comparados aos similares orgânicos. / In this work, several nano and microstructured organic devices were developed based on molecules of 4-dimethyl amino azobenzene-2-carboxylic acid (Methyl Red – VM), C60 Fullerene, nanocomposite of Aluminum/Carbon Nanotubes (Al/NC) and polymers: Poly(3, 4- dioxithiophene ethylene)-poly(sulfonate stireno) – PEDOT-PSS and poly(3-hexiltiofeno) – P3HT. These devices are volatile memory, fuel sensors, thermal-piezoresisitive sensor and photocells, which were manufactured by spin-coating, drop casting and chemical vapor deposition, resulting in devices with planar or layer by layer geometry. Morphological, optical, electrical and thermal characterizations were performed on devices, resulting: (a) volatile memory with a bit retention time of 4.5 s, the characteristic curves of current vs. voltage with peak-valley ratios of 8: under a 10:1 voltage positive and negative electrical energized with electrical conductivity of 10-4 S / m (OFF state) to 3.10 S / m (ON) at room temperature, (b) fuel sensors like chemiresistor sensors characteristics with sensitivity to ethanol and gasohol in concentrations of 26.25 ppm, (c) thermal-piezoresistive sensor with polynomial relationship between temperature and electrical resistance, linear relationship between pressure and electrical resistance, more accurate than a K type thermocouple when compared to a mercury thermometer at room temperature, (d) photocells with better performance when doped by Methyl Red showed quantum efficiencies up to 0.04%, real power at 0.27 and power conversion efficiency of 2.0%. These results indicate that electronic devices developed showed a better performance in comparison to similar organics.

Orientadores: Leandro Tiago Manera, Arismar Cerqueira Sodré Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NascimentoJunior_AdrianoRicardo_M.pdf: 49523846 bytes, checksum: 938b4d8587e112835bf6e0988731ba04 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho foram fabricados microrressonadores em anel com alto fator de qualidade utilizando filmes de nitreto de silício (SixNy) depositados a baixa temperatura (20 °C) utilizando a técnica de deposição ECR-CVD (Deposição em Fase Vapor por Resonância Ciclotrônica do Elétron). Graças à alta não linearidade do SixNy, tais filmes têm sido recentemente usados para aplicações em óptica não linear como a geração de pentes de frequência na banda C de telecomunicações. Para tais aplicações, o guia de onda do dispositivo deve possuir um ponto de dispersão nula no centro da banda C, necessitando de uma grande área. Infelizmente, filmes espessos de nitreto de silício (>400 nm) possuem um alto stress responsável pela ocorrência de rachaduras catastróficas no filme que reduzem drasticamente a eficiência do dispositivo. Utilizando simulações numéricas, demonstrou-se que para valores de índice de refração (n) maiores que 2, a área do guia de onda com zero dispersão em ? = 1,55 ?m é consideravelmente reduzida, necessitando assim de uma menor espessura de filme. Foi obtido um filme de SixNy rico em Si, com índice de refração igual a 2, alta taxa de deposição, baixa concentração de hidrogênio e uma rugosidade média de somente 0,52 nm (4,2 nm de desvio padrão). Devido à baixa temperatura da técnica de deposição empregada, não foi observado traços de stress no filme, permitindo a obtenção de uma espessura de 730 nm utilizando uma única etapa de deposição. Os microrressonadores ópticos fabricados com raios de 60 e 120 ?m apresentaram um FSR (Free Spectral Range) equidistante em toda a banda C e um fator de qualidade de 7,2x10^3 foi obtido experimentalmente. Tais resultados demonstraram a alta eficiência dos dispositivos fabricados com o filme de SixNy desenvolvido e sua promissora aplicação para óptica não linear na banda C de telecomunicações / Abstract: Silicon nitride (SixNy) films deposited by low-pressure electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition (ECR-CVD) at room temperature are proposed for fabrication of microring resonators with high Q-factor. Due to the high silicon nitride nonlinearity, these films recently have also been used for nonlinear optics applications in the telecommunications C-band. For nonlinear applications such as the generation of frequency combs, the waveguide needs a zero dispersion point in the middle of C-band, requesting large waveguide area. Unfortunately, these thick SixNy films (>400 nm) have high stress and suffer from catastrophic cracking, which reduces the device efficiency. Using numerical simulations it was demonstrated that for refractive index (n) values greater than 2, the area of the waveguide with zero dispersion point at ? = 1.55 ?m is greatly reduced. A Si-rich silicon nitride layer with refractive index of 2, high deposition rate, low hydrogen concentration and roughness average of 0.52 nm with standard deviation of 4.2 nm was obtained. Due to the low temperature deposition, no thermal stress was observed in the SixNy film, allowing a thickness of 730 nm obtained with only one deposition step. After experimental measurements, microring resonators having a radius of 60 and 120 ?m, presented an equidistant Free Spectral Range and a Q-factor of 7.2x10^3 was achieved, showing the high efficiency of the device and their promising application in nonlinear effects in the telecommunication C-band / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica