Neste trabalho são analisados os quatro modos de plasmon, ligados simétrico (Sb) e assimétrico (ab), fuga pelo núcleo (ln) e fuga pela cobertura (lc), que se propagam em uma fibra óptica fracamente guiada envolta por um filme metálico. No filme metálico é depositada uma camada dielétrica extra e acima desta, uma outra denominada cobertura. A análise será desenvolvida para filmes metálicos de prata, paládio e ouro. Esta estrutura é muito útil na confecção de sensores ópticos. / In this work the four Plasmon modes are analyzed, the symmetrical (Sb) and asymmetrical bounded (ab); the core (ln) and covering leaky modes (lc), that propagate in weakly guided optical fibers with a metallic film around that. In the metallic film a layer extra dielectric is deposited and above this, another layer denominated covering. The analysis will be developed for metallic films of the Silver, Palladium and Gold. This structure is very useful to making optical sensors.

Submitted by FERNANDO DA CRUZ PEREIRA (fernandocp.eng@gmail.com) on 2018-04-24T17:28:01Z No. of bitstreams: 1 Tese - Fernando da Cruz Pereira.pdf: 6132578 bytes, checksum: 5b74ffd75609af94d4d9dea04e13c167 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-24T17:59:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_fc_dr_ilha.pdf: 6132578 bytes, checksum: 5b74ffd75609af94d4d9dea04e13c167 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-24T17:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_fc_dr_ilha.pdf: 6132578 bytes, checksum: 5b74ffd75609af94d4d9dea04e13c167 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os transformadores de potencial baseados em tecnologia óptica têm sido desenvolvidos com a finalidade de melhorar o desempenho na proteção e medição nos sistemas elétricos de potência. Estes transformadores de potencial podem ser projetados em torno dos moduladores eletro-ópticos de amplitude que, por sua vez, são baseados no efeito Pockels em cristal como o Niobato de Lítio. A expressão geral da transmissão (razão entre o retardo de fase e a tensão aplicada) de um modulador eletro-óptico de intensidades é idêntica à expressão do sinal de saída de um interferômetro de dois feixes. Através de processamento eletrônico de dois sinais interferométricos de saída, com fase relativa de 90o entre si, consegue-se demodular o sinal, independentemente das derivas ambientais. Esses interferômetros, chamados de interferômetros de quadratura, são amplamente utilizados em laboratórios de metrologia. Assim, em 2014, um método de detecção interferométrica de fase óptica foi desenvolvido no Laboratório de Optoeletrônica (LOE) da FEIS-UNESP, constituindo uma versão melhorada da técnica de phase-unwrapping. Este método é imune ao fenômeno de desvanecimento, consegue medir o tempo de atraso entre o estímulo e a resposta, tem ampla faixa dinâmica, reconstrói a forma de onda do sinal de modulação sem a necessidade de aplicação de filtros à saída interferométrica, possuindo, ainda, a capacidade de demodular sinais com formas de ondas não periódicas. Beneficiando-se dessas informações, promoveu-se a adaptação do método a um sensor óptico de altas tensões em configuração de quadratura de sinais. Desta forma, a presente pesquisa aborda o estudo e o desenvolvimento de um sensor óptico de alta tensão com chaveamento de quadratura, baseado em célula Pockels, dando continuidade às pesquisas em desenvolvimento no LOE, de um sistema de sensoriamento eletro-óptico de alta tensão. O sensor de alta tensão com chaveamento de quadratura e realimentado por controle de fase, foi implementado e submetido a testes com aplicação de tensões entre 200 V e 8,4 kV (de pico) em 60 Hz, apresentado excelente linearidade na faixa de interesse e boa precisão na medição do conteúdo harmônico dos sinais. Tais resultados evidenciam o potencial do sistema para operar na análise da qualidade de energia elétrica em sistemas da classe de 13,8 kV. / Optical technology-based potential transformers have been developed to improve performance in protection and measurement in electrical power systems. These potential transformers can be designed around amplitude electro-optical modulators which, in turn, are based on the crystal Pockels effect such as Lithium Niobate. The general expression of the transmission (ratio between phase delay and applied voltage) of an electro-optical modulator of intensities is identical to the expression of the output signal of a two-beam interferometer. By electronic processing of two interferometric output signals, with relative phase of 90o between each other, the signal can be demodulated, irrespective of the environmental drift. These interferometers, called quadrature interferometers, are widely used in metrology laboratories. Thus, in 2014, an optical phase interferometric detection method was developed at the FEIS-UNESP’s Optoelectronic Laboratory (LOE), constituting an improved version of the phase-unwrapping technique. This method is immune to the phenomenon of fading, can measure the delay time between the stimulus and the response, has a wide dynamic range, reconstructs the waveform of the modulation signal without the need of applying filters to the interferometric output, also possessing the ability to demodulate signals with non-periodic waveforms. Taking advantage of this information, the adaptation of the method to a high voltage optical sensor in a quadrature configuration was promoted. In this way, the present research deals with the study and development of a high voltage optical sensor with quadrature switching, based on Pockels cell, giving continuity to researches in the LOE of a high voltage electro-optical sensing system. The high voltage sensor with quadrature switching and phase controlled feedback was implemented and submitted to tests with voltage between 200 V and 8.4 kV (peak) at 60 Hz, with excellent linearity in the range of interest and good accuracy in measuring the harmonic content of the signals. These results show the potential of the system to operate in the analysis of electric power quality in systems of the class of 13.8 kV.

The use of remote sensing techniques can eliminate the need for extensive sampling in the field, reducing the cost of sampling and increase the accuracy of the results. In this context, the present study had the following objectives: I-evaluate the effectiveness of an optical sensor for determining the nitrogen nutritional status of cotton crop subjected to different doses of N and correlate with the crop yield. II- to determine the electrical conductivity in two fields of classification Oxisols by using a sensor and relate this index with other chemical soil parameters and productivity of corn. Regarding the first objective, the experiment was conducted in the agricultural year of 2012/13 on a Oxisol with the cotton crop. The experimental design was a randomized block design with seven treatments and three replications. Treatments consisted of the following N rates: 0, 45, 90, 130, 150, 180 and 220 kg ha-1 applied at 43 days after sowing (DAS). The vegetation index readings were taken at three different times, corresponding to 63, 75 and 97 DAE with the optical sensor N-Sensor ALS ® (YARA). Concerning the objective II electrical conductivity was evaluated of two areas using the Veris ® 3100 sensor to depths of 0-30 cm and 0-90 cm. The evaluations were conducted in the agricultural year 2012/13, the cultivated culture, in both areas, was the corn. Chemical parameters of the soil and the electrical conductivity were compared by method of multiple regression 'stepwise'. Regarding the first objective, the vegetation index reading by sensor showed high correlation with N rates in three stages evaluated, this correlation was also found with the parameters plant height, dry matter and N absorbed. The highest yield of cotton was achieved with rate of 152 kg ha-1 of N. Regarding the objective II, the EC of Area 1, for 0-30 cm layer, was explained by factors V% and Mg and in the layer of 0-90 cm by SB factor. For Area II, the EC in the 0-30 cm layer, was explained by clay contente, CTCpH7,0 and SB and for 0-90 cm layer by clay content. Increasing productivity of Area 1 showed a quadratic fit with increasing EC at both depths evaluated, in Area 2 increased productivity correlated linearly with increasing EC at both depths. / O uso de técnicas de sensoriamento remoto pode eliminar a necessidade de extensivas amostragens na lavoura diminuindo o custo da amostragem além de aumentar a acurácia dos resultados obtidos. Nesse contexto, o presente trabalho teve os seguintes objetivos: I- avaliar a eficácia de um sensor óptico na determinação do estado nutricional nitrogenado na cultura do algodoeiro submetido a diferentes doses de N e correlacionar com a produtividade da cultura. II- determinar a condutividade elétrica em duas áreas de classificação Latossolos, através do uso de sensor e relacionar esse índice com os demais parâmetros químicos do solo e com a produtividade da cultura do milho. Em relação ao objetivo I, o experimento foi conduzido no ano agrícola de 2012/13 em um Latossolo Vermelho Amarelo com a cultura do algodoeiro. O Delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com sete tratamentos e três repetições. Os tratamentos consistiram das seguintes doses de N: 0, 45, 90, 130, 150, 180 e 220 kg ha-1 aplicados aos 43 dias após semeadura (DAS). As leituras de índice de vegetação foram realizadas em três épocas, correspondentes aos 63, 75 e 97 DAE com o sensor óptico N-Sensor ALS® (YARA). Em relação ao objetivo II foi avaliada a condutividade elétrica de duas áreas com uso do sensor Veris® 3100, para as profundidades de 0-30 cm e 0-90 cm. As avaliações foram realizadas no ano agrícola de 2012/13 e a cultura cultivada, em ambas as áreas, foi a do milho. Os parâmetros químicos do solo e a condutividade elétrica foram comparados pelo método de regressão múltipla do tipo stepwise‟. Sobre o objetivo I, a leitura do índice de vegetação do sensor apresentou alta correlação com as doses de N nos três estágios avaliados, essa correlação também foi verificada com os parâmetros altura de planta, massa seca e N absorvido. A maior produtividade da cultura do algodão foi alcançada com a dose de 152 kg ha-1 de N. Com relação ao objetivo II, a CE da Área 1 para a camada de 0-30 cm foi explicada pelos fatores V% e Mg e para a camada de 0-90 cm pelo fator SB. Para a Área II a CE na camada de 0-30 cm foi explicada pela argila, CTCpH7,0 e SB e para a camada de 0-90 cm pelo teor de argila. O aumento da produtividade da Área 1, apresentou ajuste quadrático com o aumento da CE em ambas as profundidades avaliadas, já na Área 2, o aumento da produtividade se correlacionou linearmente com o aumento da CE em ambas as profundidades.

[ES] Esta tesis se ha centrado en el modelado, diseño y demostración experimental de un sensor espectroscópico integrado basado en un AWG (del inglés Arrayed Waveguide Grating). El dispositivo ha sido diseñado y fabricado en una nueva plataforma de nitruro de silico (Si3N4) en oxido de silico (SiO2) desarrollada en España. El trabajo realizado en esta tesis se puede dividir en dos secciones principalmente. En la primera parte, se describe el panorama general de las plataformas de Si3N4 existentes y su estado del arte, junto con la descripción de los procesos de fabricación y caracterización de nuestra plataforma de Si3N4 con 300 nm de altura en la capa de guiado. En la segunda parte, se presenta el dispositivo bautizado como Integrated Optical Spectroscopic Sensor (IOSS). El IOSS consiste en un AWG cuyo conjunto de guías de onda está dividido en dos subgupos diseñados para replicar los canales del AWG. Las guías de uno de los subgrupos contienen ventanas de sensado, que están definidas por secciones en las que el núcleo de las guías está al descubierto y, por tanto, en contacto con el medio que las rodea. De esta manera, el sensado se lleva a cabo mediante la interacción del campo evanescente con la muestra depositada. Las guías del segundo subconjunto permanecen inalteradas. Por lo tanto, el dispositivo proporciona al mismo tiempo los espectros de sensado y de referencia. El modelo matemático del IOSS, su procedimiento de diseño y la prueba de concepto del sensor configurado para espectroscopía de absorción se describen en esta tesis. / [CAT] La present tesi s'ha centrat en el modelatge, disseny i demostració experimental d'un sensor espectroscòpic integrat basat en un AWG (de l'anglès Arrayed Waveguide Grating). El dispositiu ha sigut dissenyat i fabricat en una nova plataforma de nitrur de silici (Si3N4) en òxid de silici (SiO2) desenvolupada a Espanya. El treball realitzat en aquesta tesi es pot dividir en dues seccions principalment. En la primera part, es descriu el panorama general de les plataformes de Si3N4 existents i el seu estat de l'art, juntament amb la descripció dels processos de fabricació i caracterització de la nostra plataforma de Si3N4 amb 300 nm d'altura en la capa de guiat. En la segona part, es presenta el dispositiu batejat com Integrated Optical Spectroscopic Sensor (IOSS). El IOSS consisteix en un AWG en el que el seu conjunt de guies d'ona està dividit en dos subgrups dissenyats per a replicar els canals del AWG. Les guies d'un dels subgrups conté finestres de detecció, que estan definides per seccions en les quals el nucli de les guies d'ona està al descobert i en contacte amb el mitjà que li envolta. D'aquesta manera, la detecció es duu a terme mitjançant la interacció del camp evanescent amb la mostra depositada. Les guies del segon subconjunt romanen inalterades. Per tant, el dispositiu proporciona al mateix temps els espectres de detecció de referència. El model matemàtic del IOSS, el seu procediment de disseny i la prova de concepte del sensor configurat per a espectroscopia d'absorció es descriuen en aquesta tesi. / [EN] This thesis is focused on the model, design and experimental demonstration of an integrated spectroscopic sensor based on a modified Arrayed Waveguide Grating (AWG). The device has been designed and fabricated in a new silicon nitride (Si3N4) on silicon oxide (SiO2) platform developed in Spain. The work performed for this thesis can be then divided into two main sections. In the first part, an overview of the existing Si3N4 platforms and their state of art is described, alongside the report on the fabrication and characterization of our 300 nm guiding film height Si3N4 platform. On the second part, the device named Integrated Optical Spectroscopic Sensor (IOSS) is presented. The IOSS consists of an AWG which arrayed waveguides are divided into two sub-sets engineered to replicate the AWG channels. The waveguides of one of the sub-sets contain sensing windows, defined as waveguides sections which core is in contact with the surrounding media. Thus, the sensing is performed through evanescent field interaction with the sample deposited. The waveguides from the second sub-set remain isolated. Therefore, the device provides both sensing and reference spectra. The IOSS mathematical model, design procedure and proof of concept configured for absorption spectroscopy are reported in this thesis. / Micó Cabanes, G. (2020). Integrated Spectroscopic Sensor fabricated in a novel Si3N4 platform [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/159381 / TESIS