Orientadores: Rangel Arthur, Jaime Frejlich / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T09:07:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_WilliamRobertode_M.pdf: 5397089 bytes, checksum: d2eae9ba62023ba097143f2d74e0fd24 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um instrumento capaz de realizar medidas em materiais fotossensíveis. Para estudar materiais fotossensíveis, por exemplo, o Bi12TO20, que em geral geram correntes muito baixas da ordem de dezenas de picoamperes, fez-se necessário obter um instrumento capaz de medir nessa ordem de grandeza e com baixo ruído. Para identificar estados localizados dentro do band gap de um semicondutor, que são gerados por defeitos estruturais, é necessário ter uma intensidade de luz com energia acima do nível de Fermi que consiga penetrar no semicondutor, e pelos testes realizados não foram facilmente detectados pela técnica convencional, fonte de luz branca seguida de um monocromador. O uso de LED (Light Emitting Diode) se mostrou promissor por ser barato e ter uma intensidade de luz muito maior que a luz monocromática produzida pelo monocromador. O instrumento possui um computador embarcado (Raspberry PI) que realiza o controle do hardware e possui uma interface Ethernet para conexão remota. O hardware é composto de: uma fonte de alimentação para controle da intensidade e modulação para os LEDs, um controle do posicionamento dos LEDs na amostra, um controle da fonte de alta tensão e um sistema de detecção síncrona para melhor coleta dos dados. Os testes realizados com amostra Bi12TO20 se mostrou compatível com resultados já apresentados pela literatura / Abstract: This work aims to an instrument to perform measurements in photosensitive materials. To study photosensitive materials, for example, Bi12TO20, it was necessary to obtain an instrument capable of measuring the scale and with low noise, which generally lead to very low currents on the order of tens of picoamperes. To identify located states within the band gap of a semiconductor, which structural defects are generated, it is necessary to have a light intensity with energy above the Fermi level can penetrate into the semiconductor, and the tests were not easily detected by the technique conventional white light source followed by a monochromator. The use of LED (Light Emitting Diode) has shown promise for being cheap and having a much higher light intensity that monochromatic light produced by the monochromator. The instrument has an embedded computer (Raspberry-PI) that performs hardware the control and an Ethernet interface for remote connection. The hardware is comprised of: a power supply for the control of intensity and modulation for the LED, a control of the positioning of LEDs on the sample, a high voltage supply control and a synchronous detection system for improved data acquisition. The results of performed tests with sample Bi12TO20 were compatible with results have been presented in the literature / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestre em Tecnologia

Laser beams can be manipulated by volume diffractive elements in addition to conventional optical elements like mirrors, lenses, and beam splitters. Conventional optical elements can be described by applying the basic laws of reflection and refraction at the surfaces of the elements. Even diffraction by surface gratings utilizes relatively simple mathematics. This is to be contrasted with the volume diffraction, which requires coupled wave theory in the slowly varying envelope approximation (SVEA) to obtain accurate results. Efficient spatially distributed diffraction of laser beams is possible due to the high coherence of laser light, and it occurs at specific resonant Bragg conditions. This research work is inspired and driven by the successful development of recording technology for robust, high-efficiency volume Bragg gratings (VBGs) in photo-thermo-refractive (PTR) glass. Mostly VBGs of the reflective type are discussed in this dissertation. Starting with an analysis of electro-magnetic wave propagation in layered media, we have reformulated Fresnel and volume reflection phenomena in terms of a convenient parameter – strength of reflection. The influence that the different non-uniformities inside a VBG have on its spectral properties has been examined. One important result of this work is the proposal of moiré VBG and the derivation of an analytical expression for its bandwidth. A multiplexed VBG used as a coherent combiner is discussed as well. Beam distortion via transmission through and/or reflection by a heated VBG due to residual absorption is analyzed.

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We develop a theory of vectorial wave coupling in cubic photorefractive crystals placed in an alternating ac-field to enhance the nonlinear response. First we analytically and numerically investigate the dependences of the first Fourier harmonics of the space-charge field, induced in an AC-biased sillenite crystal by a light-interference pattern, on the light contrast m. The data obtained was used to extend the vectorial beam-coupling theory on the whole contrast region. In particular, we proved in the general case that despite of essential differences between thediffusion and AC nonlocal responses the later keeps the light interference fringes straight during the interaction. This fundamental feature allows, under certain restrictions, to reduce the nonlinear problem of vectorial coupling to the known linear problem of vectorial Bragg diffraction from a spatially uniform grating, which admits an exact solution. As a result, the nonlinear vectorial problem can be effectively solved for a number of practically important cases.The developed theory was applied to describe the transformation of a momentary phase changes of one of the input beams into the output intensity modulation (so-called grating translation technique). In contrast to the previous studies, we take into account the change of the space-charge field amplitude across the crystal (the coupling effects). The theory developed is employed to optimize the conditions for the linear signal detection under polarization filtering for the transverse and longitudinal optical configurations. We also analyze the possibility of the linear detection without polarization filtering.Illumination of AC-biased photorefractive BTO crystals with a coherent light beam results in development of strong nonlinear scattering. We investigate the angular and polarization characteristics of the scattered light for the diagonal optical configuration and different polarization states of the pump.

Objetivo: Determinar o processo cicatricial e regenerativo da córnea em suas diferentes camadas diante do dano cirúrgico, através da Ceratectomia Fotorrefrativa (PRK) nos terços anteriores ou injúria do complexo Descemetendotélio no terço posterior. Métodos: Córneas de coelhos foram utilizadas a fim de identificar os nervos presentes, evidenciados através da técnica de imuno-histoquímica (IHQ) da acetilcolinesterase (AchE) e expressos numericamente após quantificação automatizada pelo software Image-Pro. Os seguintes grupos foram incluídos nessa análise: remoção do epitélio com e sem Mitomicina (MMC) 0.02%, -9.0D PRK com e sem MMC. O dano e a regeneração dos nervos foram avaliados através da análise dos grupos após 1 dia, 1, 2, 3 e 6 meses. A morfologia e a distribuição dos nervos foram realizadas através do estudo da tubulina Beta-III, um marcador de microtúbulos presentes em neurônios. Na córnea posterior, a fim de identificar a ocorrência de apoptose após a injúria mecânica do endotélio através de uma cânula romba, cortes desse tecido foram avaliados por meio de técnicas de IHQ através do método de fragmentação do DNA por dUTP e deoxinucleotidil terminal transferase (TUNEL) e microscopia de transmissão eletrônica (TEM) após 1 e 4 horas. A ocorrência de fibrose subsequente à lesão da córnea posterior foi avaliada nos grupos submetidos à Descemetorréxis ou à injúria mecânica do endotélio isolado após 1 mês. O estudo imunohistoquímico para actina de músculo liso (alfa-SMA) permitiu identificar a presença de miofibroblastos e a identificação morfológica da membrana de Descemet demonstrada através do Nidogênio-1 (Nid-1), tornando possível, portanto, a discriminação do papel das camadas posteriores no processo cicatricial da córnea. Olhos contralaterais foram incluídos como um grupo controle em todas as análises. Resultados: Na face anterior da córnea, uma menor área do complexo nervoso foi observada um dia após o PRK associado ao uso da MMC (p=0.0009) quandocomparado ao PRK sem o uso da medicação, que não se manteve após um mês (p=0.9). O PRK sem MMC demonstrou uma crescente capacidade regenerativa de seus nervos, que apresentaram valores comparáveis aos pré-operatórios após o terceiro mês. No entanto, tais fibras nervosas apresentaram uma morfologia aberrada mantida até a análise do mês seis. Na face posterior da córnea, apesar da presença de células TUNEL+ após 1 e 4 horas subsequentes ao dano mecânico do endotélio isolado, não houve a expressão de alfa-SMA no estroma posterior após um mês. A integridade estrutural da membrana de Descemet nesse grupo foi confirmada através do Nidogênio-1 (Nid-1), diferentemente do observado após o dano ao complexo Descemet-endotélio, em que houve ampla expressão de alfa-SMA identificando a presença de miofibroblastos e o consequente desenvolvimento de cicatrizes responsáveis pela perda de transparência na córnea. Conclusão: O uso do excimer laser na superfície anterior causou prejuízo à inervação da córnea. Todavia, a capacidade regenerativa das fibras nervosas foi demonstrada ao longo dos meses, apesar da persistência de uma anômala arquitetura e redistribuição dos nervos mesmo após o sexto mês. A MMC revelou uma discreta e precoce propriedade neurotóxica quando combinada ao uso do excimer laser, que não implica perda da segurança a médio/longo prazo do uso dessa droga na concentração e tempos utilizados nesse estudo. No terço posterior da córnea, a membrana de Descemet exibiu um importante papel modulador no processo de desenvolvimento de cicatrizes ou fibrose no estroma profundo. Uma vez lesada, torna constante o influxo de citocinas inflamatórias necessárias para a diferenciação e persistência do miofibroblasto. Tal processo mostrou-se análogo ao papel da membrana basal do epitélio como reguladora do processo de fibrose da córnea anterior / Purpose: To determine the wound-healing cascade and regeneration process of the cornea after surgical injury in its different layers, through Photorefractive Keratectomy (PRK) in the anterior thirds or Descemet-endothelium injury in the posterior third. Methods: Rabbit corneas were used to identify the nerves present in the central area of this tissue by the immunohistochemistry (IHQ) technique of acetylcholinesterase (AchE) and their numerical quantification by Image-Pro software. The following groups were included in this analysis: Removal of epithelium with and without Mitomycin (MMC) 0.02 %, -9.0D PRK with and without MMC. Damage and nerve regeneration were assessed by analyzing the groups after 1 day, 1, 2, 3 and 6 months. The morphology and distribution of nerves along the corneal layers was performed through tubulin beta-III study. At the posterior cornea, to distinguish the occurrence of apoptosis after the mechanical injury of the endothelium through a blunt cannula, sections of this tissue were evaluated by IHQ technique through DNA fragmentation by dUTP and deoxynucleotidyl terminal transferase (TUNEL) and electron transmission microscopy (TEM) after 1 and 4 hours. The occurrence of cornea fibrosis subsequent to posterior corneal injury was evaluated by the group undergoing Descemet membrane surgical removal or by the endothelium mechanical injury after 1 month. The immunohistochemical study for smooth muscle actin (alpha-SMA) allowed the identification of myofibroblasts and the structural integrity of Descemet demonstrated by Nidogen-1 (Nid-1). Thus, making it possible to discriminate the role of the posterior layers during the corneal wound-healing process. Contralateral eyes were included as a control group in all analyzes. Results: At the anterior surface of the cornea, a smaller area of the nervous complex was observed one day after PRK associated with the use of MMC (p = 0.0009) when compared to PRK without the association of the drug, which was not maintained after the first month (p = 0.9). The PRK without MMC demonstrated an increasing regenerative capacity of their nerves, which presented values comparable to preoperative measurements after the third month. However, morphological differences and an aberrant distribution of innervation were persistent. At the corneal posterior surface, despite the presence of TUNEL + cells after 1 and 4 hours subsequent to the mechanical damage of the isolated endothelium, there was no alpha-SMA expression in the posterior stroma after one month. The structural integrity of Descemet\'s membrane in this group was confirmed by Nidogen-1 (Nid-1). Differently from what was observed after damage to the Descemet membrane by it surgical removal, there was a large expression of alpha-SMA identifying the myofibroblasts and the consequent development of scars responsible for the loss of corneal transparency. Conclusion: The excimer laser use on the anterior surface caused destruction to the corneal innervation. However, the regenerative capacity of nerve fibers was demonstrated over the months, despite the persistence of anomalous architecture and redistribution of the corneal nerves that persisted even after six months. MMC exhibited a moderate and early neurotoxic effect when combined with the excimer laser treatment at the concentration and time used in this study At the inferior third of the cornea, Descemet\'s membrane exhibited an important role during the modulation process of scarring or fibrosis in the deep stroma. Once damaged, a constant influx of inflammatory cytokines into the stroma was guaranteed and a differentiation and persistence of the myofibroblast occur. This process has been shown to be analogous to the role of the corneal epithelial basement membrane as a regulator of the anterior cornea fibrosis process

Diferentes tipos de sólitons têm sido observados em meios ópticos não-lineares, e seus comportamentos individuais descritos pela equação não-linear de Schrödinger e pela equação não-linear de Schrödinger generalizada, em diferentes dimensões e geometrias. Entretando, há situações onde muitos sólitons são gerados formando uma densa rede de sólitons. Nestes casos, é impossível desprezar as interações entre os sólitons e temos que considerar a evolução da estrutura como um todo. A teoria das ondas de choque dispersivas em meios fotorrefrativos e a teoria da difração não-linear de intensos feixes de luz propagando-se em meios fotorrefrativos com um fio refletor incorporado a esse meio foi desenvolvida, e verificamos que está em excelente acordo com nossas simulações numéricas. No caso da formação de sólitons em condensados, fizemos cálculos numéricos realísticos dentro da aproximação de campo médio usando a equação de Gross-Pitaevskii, incluindo também um potencial de confinamento, um potencial móvel e um potencial dipolar. A maioria dos resultados puderam ser comparados com experimentos recentes. / Different kinds of solitons have already been observed in various nonlinear optical media, and their behavior has been explained in the frameworks of such mathematical models as the nonlinear Schrödinger and generalized nonlinear Shrödinger equations for different dimensions and geometries. However, there are situations when many solitons are generated so that they can comprise a dense soliton train. In such situations, it is impossible to neglect interactions between solitons and one has to consider the evolution of the structure as a whole rather than to trace the evolution of each soliton separately. The theory of optical shock waves in photorefractive media and the theory of nonlinear diffraction of light beams propagating in photorefractive media with embedded reflecting wire was developed and agrees very well with our numerical simulations. In the condensate soliton formation case, we did numerical calculations in the mean field approach using the Gross-Pitaevskii equation, adding a trap potential and a moving potential and a potential of the dipole-dipole interaction. The main results were also checked by recent experiments.

OBJETIVOS: Determinar a correlação entre a completa regeneração da membrana basal epitelial (MBE) e o desaparecimento de miofibroblastos do estroma anterior e consequente restauração da transparência corneana após diferentes mecanismos de trauma em coelhos. MÉTODOS: Foram utilizados 32 coelhos que tiveram um de seus olhos incluídos em um dos três grupos de estudo: (1) -9 dioptrias (D) ceratectomia fotorrefrativa (PRK), (2) Incisões corneanas verticais de espessura parcial (350 um), ou (3) Ceratite bacteriana, enquanto os olhos contralaterais compuseram o grupo controle. Os animais foram examinados, sacrificados, e tiveram suas córneas analisadas em diferentes momentos afim de investigar com detalhes o processo de cicatrização corneano usando técnicas de imunohistoquímica (IHQ) e microscopia de transmissão eletrônica (MTE). RESULTADOS: No grupo \"-9D PRK\", as córneas apresentavam opacidade corneana densa e nenhuma evidência de regeneração da MBE 1 mês após a cirurgia. Dois meses após a cirurgia, no entanto, pequenas áreas de córnea transparente começaram a surgir em meio à opacidade difusa, correspondendo a pequenas ilhas de MBE completamente regenerada. Após 4 meses da cirurgia a MBE estava completamente regenerada e a transparência corneana havia sido reestabelecida na região ablada pelo laser. No grupo \"incisões corneanas\", o par de densas opacidades corneanas lineares observadas após 1 mês do procedimento tornou-se progressivamente mais tênue ao longo dos próximos 2 meses. A ultraestrutura da MBE estava completamente regenerada e não houve formação de miofibroblastos no local das incisões 1 mês após o procedimento, inclusive ao redor dos plugs epiteliais que se estendiam até o estroma. No grupo \"ceratite bacteriana\", as córneas que haviam sido infectadas apresentaram opacidade densa, vascularização, miofibroblastos em toda a sua espessura, e nenhuma evidência de regeneração da MBE 1 mês após a infecção. Observou-se ao longo dos próximos 3 meses substancial redução da opacidade, evidências ultraestruturais de regeneração da MBE, e desaparecimento de miofibroblastos das porções mais anteriores do estroma, persistindo apenas nas regiões do estroma mais posterior nas quais o endotélio e a membrana de Descemet encontravam-se lesadas. CONCLUSÃO: No modelo animal apresentado, a resolução espontânea da opacidade corneana tardia mediada por miofibroblastos após a ablação com excimer laser ou ceratites infeciosas graves é desencadeada pela completa regeneração da estrutura e função da MBE. As incisões corneanas de espessura parcial em coelhos, no entanto, cicatrizam sem geração de miofibroblastos devido à completa regeneração da MBE após 1 mês do procedimento. Determinou-se, portanto, a correlação entre a reparação da membrana basal epitelial e a consequente redução da opacidade e restauração da transparência corneana / PURPOSE: To determine the correlation between epithelial basement membrane (EBM) regeneration and the disappearance of myofibroblasts from anterior stroma and consequent restoration of corneal transparency after different types of injury in rabbits. METHODS: Thirty-two rabbits had one of their eyes included in one of the 3 study groups: (1) -9 diopters (D) photorefractive keratectomy (PRK), (2) Two vertical partial-thickness (350 um) corneal incisions, or (3) Bacterial keratitis, whereas the opposite eyes served as unwounded control group. The animals were examined, sacrificed, and had their corneas analysed in different time points in order to investigate the corneal wound healing process using immunohistochemistry and transmission electron microscopy. RESULTS: In the \"-9D PRK\" group, corneas at 1 month after surgery had dense corneal opacity and no evidence of regenerated EBM. However, by 2 months after surgery small areas of stromal clearing began to appear within the confluent opacity, and these corresponded to small islands of normally regenerated EBM. By 4 months after surgery, the EBM was fully regenerated and the corneal transparency was completely restored in the ablated zone. In the \"corneal incisions\" group, the two dense, linear corneal opacities observed at 1 month after the procedure progressively faded during the next 2 months. The EBM ultrastructure was fully regenerated and there were no myofibroblasts at the site of the incisions by 1 month after the procedure, including around the epithelial plugs that extended into the stroma. In the \"bacterial keratitis\" group, all the corneas that have been infected presented dense stromal scarring, vascularization, myofibroblasts in the full stromal thickness and no evidence of EBM regeneration by 1 month after the infection. There was a definite decrease in opacity during the next 3 months, besides ultrastructural evidence of EBM regeneration and disappearance of myofibroblasts in the most anterior part of the stroma, which persisted only in the most posterior stroma where the endothelium and Descemet\'s membrane were damaged. CONCLUSION: In the rabbit model, spontaneous resolution of myofibroblast-mediated corneal opacity (fibrosis) after high correction PRK or infectious keratitis is triggered by regeneration of normal EBM structure and function. Conversely, incisional wounds heal in rabbit corneas without the development of myofibroblasts because the EBM regenerates normally by 1 month after the injury. Therefore, it has been determined the correlation between the EBM regeneration and the restoration of corneal transparency after different types of corneal injury