A Holografia Digital (HD) é uma ferramenta acessível, rápida e eficiente para análise de efeitos mecânicos em materiais fotoelásticos. Esses materiais apresentam a propriedade da dupla refração, ou birrefringência, quando submetidos a esforços externos e, como consequência, os efeitos dos estados de polarização da luz transmitidos através de sua estrutura podem ser utilizados na análise das distribuições de tensões. As técnicas holográficas tradicionais não possibilitam o armazenamento das fases da onda de luz e, portanto, dificultam a análise quantitativa do campo de tensões e deformações nesses materiais. A Holografia Digital permite contornar essa dificuldade por meio de processos que utilizam diretamente as fases da onda de luz armazenadas. A partir de um interferômetro com duas ondas de referências ortogonalmente polarizadas é possível obter hologramas simultâneos que, ao serem subtraídos durante um processo de reconstrução holográfica digital por método da transformada de Fresnel, fornecem diretamente as diferenças de fases. Dessa forma, a HD mostra ser uma alternativa na análise de problemas em diversas áreas, pois possibilita, através de uma única captura, obter informações sobre as propriedades ópticas e mecânicas dos sistemas de interesse. O objetivo desse trabalho foi, além do desenvolvimento instrumental, criar um método para obtenção das distribuições de tensões que surgem nos materiais fotoelásticos e validá-lo por comparação, tanto com um modelo teórico a partir de fundamentos do método de Elementos Finitos associado à Fotoelasticidade quanto com um método experimental de Fotoelasticidade RGB. Com os procedimentos do método proposto, determinou-se as distribuições de tensões em uma amostra fotoelástica acoplada a uma peça metálica para observar a aplicabilidade do método. Essas etapas levaram a resultados que apontam a possibilidade de se utilizar técnicas e métodos holográficos digitais no estudo das propriedades de materiais fotoelásticos. / The Digital Holographic (DH) is an handy, fast and efficient tool to obtain the stresses distributions in Photoelastic materials. These materials present the double refraction phenomenon also named temporary birefringence when subjected to external forces, therefore, the effects in polarization state of the light transmitted through the structure can be used to analyze the stress distribution. Traditional holographic techniques do not allow the storage phase of the light wave dificulting the analyze these of the distributions. Digital Holographic allows to overcome these difficulties by processes that obtain directly of the storage phase of light. The holographic apparatus applied to generate the holograms registered the interference between two orthogonally polarized reference waves and an object wave transmitted through the samples. The resulting phase maps were reconstructed numerically by the Fresnel transform method. Thereby, the DH is an alternative for the study of problems in several fields, because it allows, through a single capture, to obtain information about the optical and mechanical properties of the systems of interest. The objective of this work was, besides instrumental development, create a method in Digital Holography to obtain the stresses distributions in Photoelastic materials and validate it by comparisions between the theorical Finite Element Method associated with Photoelasticity with the experimental method of Photoelasticity RGB. The procedures of the proposed method were used for determine stresses distributions in a Photoelastic sample with a metal part coupled in your superior base to verified its aplicability. Together, these results demonstrate the possibility of using digital holographic techniques and methods for studying mechanical properties of the Photoelastic materials.

Orientador: Prof. Dr. Luciano Soares da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / A preparação de campos ópticos com propriedades estritamente quânticas é um requisito essencial de protocolos de Informação e Computação Quântica. Dentre as possíveis realizações experimentais, o uso de sistemas atômicos como meio não-linear e variáveis contínuas da luz como transmissor tem recebido atenção na comunidade científica devido as inúmeras manifestações de efeitos quânticos que podem ser obtidos da interação entre luz e átomos. Mostramos aqui, no caso de um sistema atômico opticamente fino de dois níveis com degenerescência Zeeman interagindo com um campo clássico, a geração de estados exibindo compressão de ruído e emaranhamento nos graus de liberdade de polarização. Partindo da equação de Langevin para a interação com um reservatório Markoviano e da interação intra-sistema do tipo dipolo elétrico, resolvemos a evolução temporal do operador densidade e calculamos o espectro de potência para as variáveis de polarização, mostrando a viabilidade deste sistema para geração de luz com as características não-clássicas citadas acima. Evidenciamos que o surgimento destas características depende fortemente da relação entre o momento angular total do nível excitado e fundamental; em especial, para o caso da transição F = 0 para F = 1, há aproximadamente 5:5% de compressão de ruído em cada polarização e uma violação de 1:3% no critério de emaranhamento de Duan-Giedke-Cirac-Zoller (DGCZ). Na parte experimental, apresentamos a caracterização de um laser Titânio-Safira, do sistema de detecção e a montagem experimental de um esquema para geração destes estados de luz no laboratório. / The preparation of optical fields with strictly quantum properties is an essential requirement for several Quantum Computation and Quantum Information protocols. Among the tangible experimental realizations, the use of atomic ensembles as non-linear media and continuous variables of light as transmitter has received atention in the scientific community due to many quantum phenomena that can be reached with this matter-light interaction. We show here, in the case of an optically thin two level atomic ensemble (including its complete Zeeman degeneracy) interacting with a classical field, the generation of states exhibiting squeezing and entanglement in the polarization degree of freedom. Starting from the Langevin equation for a Markovian thermal reservoir and electric dipole interaction between the atoms and the driving radiation, we solved the Liouville-von Neumann equation for the density operator in the Liouville space and calculated the power spectra to the polarization variables, showing the system¿s feasibility to generate light with the nonclassical properties mentioned above. As our main result, we point out that these characteristics strongly depend on the ground and excited total angular momentum relation; in particular, working on a F = 0 to F = 1 transition, there is 5:5% of squeezing in each polarization state and 1:3% violation of the DGCZ (Duan-Giedke-Cirac-Zoller) entanglement criterion. In the experimental section, we present the characterization of a Ti:Sapphire laser, of the detection scheme and the apparatus employed for a future experimental generation of these light states.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suzanne Baruh Susskind.pdf: 1627296 bytes, checksum: 5e0a86235d0abcb7084c0b28f0c7c21d (MD5) Previous issue date: 2006-08-03 / An investigation of Polarization Dependent Loss (PDL) behavior is performed in an Recirculation Loop (RCL) experimental apparatus. The PDL statistical nature turns its accumulated contribution in the RCL different from the sum of each different elements contributions. Theoretical analyses are also performed using the Jones and Mueller matrix approach to represent each element in the loop. Experimental errors are considered in the theoretical results and compared with experimental ones. A 7% depolarization most likely due to optical amplifier amplified spontaneous emission is identified in the experimental apparatus. / O estudo experimental da Perda Dependente da Polarização (Polarization Dependent Loss PDL) é realizado em um Anel de Recirculação Óptico (Recirculating loop - RCL). A PDL por sua natureza estatística tem seu valor acumulado diferente da soma da PDL de cada elemento que constitui o anel. Estudos teóricos são conduzidos utilizando o método da matrix de Jones e Mueller para representar os diferentes elementos ópticos constituintes do anel. Erros experimentais são introduzidos nos resultados teóricos e comparados com os resultados experimentais. Verifica-se que uma despolarização em torno de 7% ocorre no aparato experimental. Essa despolarização tem forte indicação de ser oriunda do amplificador óptico devido a natureza não polarizada da emissão espontânea amplificada.

A Holografia Digital (HD) é uma ferramenta acessível, rápida e eficiente para análise de efeitos mecânicos em materiais fotoelásticos. Esses materiais apresentam a propriedade da dupla refração, ou birrefringência, quando submetidos a esforços externos e, como consequência, os efeitos dos estados de polarização da luz transmitidos através de sua estrutura podem ser utilizados na análise das distribuições de tensões. As técnicas holográficas tradicionais não possibilitam o armazenamento das fases da onda de luz e, portanto, dificultam a análise quantitativa do campo de tensões e deformações nesses materiais. A Holografia Digital permite contornar essa dificuldade por meio de processos que utilizam diretamente as fases da onda de luz armazenadas. A partir de um interferômetro com duas ondas de referências ortogonalmente polarizadas é possível obter hologramas simultâneos que, ao serem subtraídos durante um processo de reconstrução holográfica digital por método da transformada de Fresnel, fornecem diretamente as diferenças de fases. Dessa forma, a HD mostra ser uma alternativa na análise de problemas em diversas áreas, pois possibilita, através de uma única captura, obter informações sobre as propriedades ópticas e mecânicas dos sistemas de interesse. O objetivo desse trabalho foi, além do desenvolvimento instrumental, criar um método para obtenção das distribuições de tensões que surgem nos materiais fotoelásticos e validá-lo por comparação, tanto com um modelo teórico a partir de fundamentos do método de Elementos Finitos associado à Fotoelasticidade quanto com um método experimental de Fotoelasticidade RGB. Com os procedimentos do método proposto, determinou-se as distribuições de tensões em uma amostra fotoelástica acoplada a uma peça metálica para observar a aplicabilidade do método. Essas etapas levaram a resultados que apontam a possibilidade de se utilizar técnicas e métodos holográficos digitais no estudo das propriedades de materiais fotoelásticos. / The Digital Holographic (DH) is an handy, fast and efficient tool to obtain the stresses distributions in Photoelastic materials. These materials present the double refraction phenomenon also named temporary birefringence when subjected to external forces, therefore, the effects in polarization state of the light transmitted through the structure can be used to analyze the stress distribution. Traditional holographic techniques do not allow the storage phase of the light wave dificulting the analyze these of the distributions. Digital Holographic allows to overcome these difficulties by processes that obtain directly of the storage phase of light. The holographic apparatus applied to generate the holograms registered the interference between two orthogonally polarized reference waves and an object wave transmitted through the samples. The resulting phase maps were reconstructed numerically by the Fresnel transform method. Thereby, the DH is an alternative for the study of problems in several fields, because it allows, through a single capture, to obtain information about the optical and mechanical properties of the systems of interest. The objective of this work was, besides instrumental development, create a method in Digital Holography to obtain the stresses distributions in Photoelastic materials and validate it by comparisions between the theorical Finite Element Method associated with Photoelasticity with the experimental method of Photoelasticity RGB. The procedures of the proposed method were used for determine stresses distributions in a Photoelastic sample with a metal part coupled in your superior base to verified its aplicability. Together, these results demonstrate the possibility of using digital holographic techniques and methods for studying mechanical properties of the Photoelastic materials.