[EN] The presence of surveillance systems in our lives has drastically increased during the last years. Camera networks can be seen in almost every crowded public and private place, which generate huge amount of data with valuable information. The automatic analysis of data plays an important role to extract relevant information from the scene. In particular, the problem of person re-identification is a prominent topic that has become of great interest, specially for the fields of security or marketing. However, there are some factors, such as changes in the illumination conditions, variations in the person pose, occlusions or the presence of outliers that make this topic really challenging. Fortunately, the recent introduction of new technologies such as depth cameras opens new paradigms in the image processing field and brings new possibilities. This Thesis proposes a new complete framework to tackle the problem of person re-identification using commercial rgb-depth cameras. This work includes the analysis and evaluation of new approaches for the modules of segmentation, tracking, description and matching. To evaluate our contributions, a public dataset for person re-identification using rgb-depth cameras has been created. Rgb-depth cameras provide accurate 3D point clouds with color information. Based on the analysis of the depth information, an novel algorithm for person segmentation is proposed and evaluated. This method accurately segments any person in the scene, and naturally copes with occlusions and connected people. The segmentation mask of a person generates a 3D person cloud, which can be easily tracked over time based on proximity. The accumulation of all the person point clouds over time generates a set of high dimensional color features, named raw features, that provides useful information about the person appearance. In this Thesis, we propose a family of methods to extract relevant information from the raw features in different ways. The first approach compacts the raw features into a single color vector, named Bodyprint, that provides a good generalisation of the person appearance over time. Second, we introduce the concept of 3D Bodyprint, which is an extension of the Bodyprint descriptor that includes the angular distribution of the color features. Third, we characterise the person appearance as a bag of color features that are independently generated over time. This descriptor receives the name of Bag of Appearances because its similarity with the concept of Bag of Words. Finally, we use different probabilistic latent variable models to reduce the feature vectors from a statistical perspective. The evaluation of the methods demonstrates that our proposals outperform the state of the art. / [ES] La presencia de sistemas de vigilancia se ha incrementado notablemente en los últimos anños. Las redes de videovigilancia pueden verse en casi cualquier espacio público y privado concurrido, lo cual genera una gran cantidad de datos de gran valor. El análisis automático de la información juega un papel importante a la hora de extraer información relevante de la escena. En concreto, la re-identificación de personas es un campo que ha alcanzado gran interés durante los últimos años, especialmente en seguridad y marketing. Sin embargo, existen ciertos factores, como variaciones en las condiciones de iluminación, variaciones en la pose de la persona, oclusiones o la presencia de artefactos que hacen de este campo un reto. Afortunadamente, la introducción de nuevas tecnologías como las cámaras de profundidad plantea nuevos paradigmas en la visión artificial y abre nuevas posibilidades. En esta Tesis se propone un marco completo para abordar el problema de re-identificación utilizando cámaras rgb-profundidad. Este trabajo incluye el análisis y evaluación de nuevos métodos de segmentación, seguimiento, descripción y emparejado de personas. Con el fin de evaluar las contribuciones, se ha creado una base de datos pública para re-identificación de personas usando estas cámaras. Las cámaras rgb-profundidad proporcionan nubes de puntos 3D con información de color. A partir de la información de profundidad, se propone y evalúa un nuevo algoritmo de segmentación de personas. Este método segmenta de forma precisa cualquier persona en la escena y resuelve de forma natural problemas de oclusiones y personas conectadas. La máscara de segmentación de una persona genera una nube de puntos 3D que puede ser fácilmente seguida a lo largo del tiempo. La acumulación de todas las nubes de puntos de una persona a lo largo del tiempo genera un conjunto de características de color de grandes dimensiones, denominadas características base, que proporcionan información útil de la apariencia de la persona. En esta Tesis se propone una familia de métodos para extraer información relevante de las características base. La primera propuesta compacta las características base en un vector único de color, denominado Bodyprint, que proporciona una buena generalización de la apariencia de la persona a lo largo del tiempo. En segundo lugar, se introducen los Bodyprints 3D, definidos como una extensión de los Bodyprints que incluyen información angular de las características de color. En tercer lugar, la apariencia de la persona se caracteriza mediante grupos de características de color que se generan independientemente a lo largo del tiempo. Este descriptor recibe el nombre de Grupos de Apariencias debido a su similitud con el concepto de Grupos de Palabras. Finalmente, se proponen diferentes modelos probabilísticos de variables latentes para reducir los vectores de características desde un punto de vista estadístico. La evaluación de los métodos demuestra que nuestras propuestas superan los métodos del estado del arte. / [CA] La presència de sistemes de vigilància s'ha incrementat notòriament en els últims anys. Les xarxes de videovigilància poden veure's en quasi qualsevol espai públic i privat concorregut, la qual cosa genera una gran quantitat de dades de gran valor. L'anàlisi automàtic de la informació pren un paper important a l'hora d'extraure informació rellevant de l'escena. En particular, la re-identificaciò de persones és un camp que ha aconseguit gran interès durant els últims anys, especialment en seguretat i màrqueting. No obstant, hi ha certs factors, com variacions en les condicions d'il.luminació, variacions en la postura de la persona, oclusions o la presència d'artefactes que fan d'aquest camp un repte. Afortunadament, la introducció de noves tecnologies com les càmeres de profunditat, planteja nous paradigmes en la visió artificial i obri noves possibilitats. En aquesta Tesi es proposa un marc complet per abordar el problema de la re-identificació mitjançant càmeres rgb-profunditat. Aquest treball inclou l'anàlisi i avaluació de nous mètodes de segmentació, seguiment, descripció i emparellat de persones. Per tal d'avaluar les contribucions, s'ha creat una base de dades pública per re-identificació de persones emprant aquestes càmeres. Les càmeres rgb-profunditat proporcionen núvols de punts 3D amb informació de color. A partir de la informació de profunditat, es defineix i s'avalua un nou algorisme de segmentació de persones. Aquest mètode segmenta de forma precisa qualsevol persona en l'escena i resol de forma natural problemes d'oclusions i persones connectades. La màscara de segmentació d'una persona genera un núvol de punts 3D que pot ser fàcilment seguida al llarg del temps. L'acumulació de tots els núvols de punts d'una persona al llarg del temps genera un conjunt de característiques de color de grans dimensions, anomenades característiques base, que hi proporcionen informació útil de l'aparença de la persona. En aquesta Tesi es proposen una família de mètodes per extraure informació rellevant de les característiques base. La primera proposta compacta les característiques base en un vector únic de color, anomenat Bodyprint, que proporciona una bona generalització de l'aparença de la persona al llarg del temps. En segon lloc, s'introdueixen els Bodyprints 3D, definits com una extensió dels Bodyprints que inclouen informació angular de les característiques de color. En tercer lloc, l'aparença de la persona es caracteritza amb grups de característiques de color que es generen independentment a llarg del temps. Aquest descriptor reb el nom de Grups d'Aparences a causa de la seua similitud amb el concepte de Grups de Paraules. Finalment, es proposen diferents models probabilístics de variables latents per reduir els vectors de característiques des d'un punt de vista estadístic. L'avaluació dels mètodes demostra que les propostes presentades superen als mètodes de l'estat de l'art. / Oliver Moll, J. (2015). PERSON RE-IDENTIFICATION USING RGB-DEPTH CAMERAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59227

[EN] Common audio systems are designed with the intent of creating real and immersive scenarios that allow the user to experience a particular acoustic sensation that does not depend on the room he is perceiving the sound. However, acoustic devices and multichannel rendering systems working inside a room, can impair the global audio effect and thus the 3D spatial sound. In order to preserve the spatial sound characteristics of multichannel rendering techniques, adaptive filtering schemes are presented in this dissertation to compensate these electroacoustic effects and to achieve the immersive sensation of the desired acoustic system. Adaptive filtering offers a solution to the room equalization problem that is doubly interesting. First of all, it iteratively solves the room inversion problem, which can become computationally complex to obtain when direct methods are used. Secondly, the use of adaptive filters allows to follow the time-varying room conditions. In this regard, adaptive equalization (AE) filters try to cancel the echoes due to the room effects. In this work, we consider this problem and propose effective and robust linear schemes to solve this equalization problem by using adaptive filters. To do this, different adaptive filtering schemes are introduced in the AE context. These filtering schemes are based on three strategies previously introduced in the literature: the convex combination of filters, the biasing of the filter weights and the block-based filtering. More specifically, and motivated by the sparse nature of the acoustic impulse response and its corresponding optimal inverse filter, we introduce different adaptive equalization algorithms. In addition, since audio immersive systems usually require the use of multiple transducers, the multichannel adaptive equalization problem should be also taken into account when new single-channel approaches are presented, in the sense that they can be straightforwardly extended to the multichannel case. On the other hand, when dealing with audio devices, consideration must be given to the nonlinearities of the system in order to properly equalize the electroacoustic system. For that purpose, we propose a novel nonlinear filtered-x approach to compensate both room reverberation and nonlinear distortion with memory caused by the amplifier and loudspeaker devices. Finally, it is important to validate the algorithms proposed in a real-time implementation. Thus, some initial research results demonstrate that an adaptive equalizer can be used to compensate room distortions. / [ES] Los sistemas de audio actuales están diseñados con la idea de crear escenarios reales e inmersivos que permitan al usuario experimentar determinadas sensaciones acústicas que no dependan de la sala o situación donde se esté percibiendo el sonido. Sin embargo, los dispositivos acústicos y los sistemas multicanal funcionando dentro de salas, pueden perjudicar el efecto global sonoro y de esta forma, el sonido espacial 3D. Para poder preservar las características espaciales sonoras de los sistemas de reproducción multicanal, en esta tesis se presentan los esquemas de filtrado adaptativo para compensar dichos efectos electroacústicos y conseguir la sensación inmersiva del sistema sonoro deseado. El filtrado adaptativo ofrece una solución al problema de salas que es interesante por dos motivos. Por un lado, resuelve de forma iterativa el problema de inversión de salas, que puede llegar a ser computacionalmente costoso para los métodos de inversión directos existentes. Por otro lado, el uso de filtros adaptativos permite seguir las variaciones cambiantes de los efectos de la sala de escucha. A este respecto, los filtros de ecualización adaptativa (AE) intentan cancelar los ecos introducidos por la sala de escucha. En esta tesis se considera este problema y se proponen esquemas lineales efectivos y robustos para resolver el problema de ecualización mediante filtros adaptativos. Para conseguirlo, se introducen diferentes esquemas de filtrado adaptativo para AE. Estos esquemas de filtrado se basan en tres estrategias ya usadas en la literatura: la combinación convexa de filtros, el sesgado de los coeficientes del filtro y el filtrado basado en bloques. Más especificamente y motivado por la naturaleza dispersiva de las respuestas al impulso acústicas y de sus correspondientes filtros inversos óptimos, se presentan diversos algoritmos adaptativos de ecualización específicos. Además, ya que los sistemas de audio inmersivos requieren usar normalmente múltiples trasductores, se debe considerar también el problema de ecualización multicanal adaptativa cuando se diseñan nuevas estrategias de filtrado adaptativo para sistemas monocanal, ya que éstas deben ser fácilmente extrapolables al caso multicanal. Por otro lado, cuando se utilizan dispositivos acústicos, se debe considerar la existencia de no linearidades en el sistema elactroacústico, para poder ecualizarlo correctamente. Por este motivo, se propone un nuevo modelo no lineal de filtrado-x que compense a la vez la reverberación introducida por la sala y la distorsión no lineal con memoria provocada por el amplificador y el altavoz. Por último, es importante validar los algoritmos propuestos mediante implementaciones en tiempo real, para asegurarnos que pueden realizarse. Para ello, se presentan algunos resultados experimentales iniciales que muestran la idoneidad de la ecualización adaptativa en problemas de compensación de salas. / [CA] Els sistemes d'àudio actuals es dissenyen amb l'objectiu de crear ambients reals i immersius que permeten a l'usuari experimentar una sensació acústica particular que no depèn de la sala on està percebent el so. No obstant això, els dispositius acústics i els sistemes de renderització multicanal treballant dins d'una sala poden arribar a modificar l'efecte global de l'àudio i per tant, l'efecte 3D del so a l'espai. Amb l'objectiu de conservar les característiques espacials del so obtingut amb tècniques de renderització multicanal, aquesta tesi doctoral presenta esquemes de filtrat adaptatiu per a compensar aquests efectes electroacústics i aconseguir una sensació immersiva del sistema acústic desitjat. El filtrat adaptatiu presenta una solució al problema d'equalització de sales que es interessant baix dos punts de vista. Per una banda, el filtrat adaptatiu resol de forma iterativa el problema inversió de sales, que pot arribar a ser molt complexe computacionalment quan s'utilitzen mètodes directes. Per altra banda, l'ús de filtres adaptatius permet fer un seguiment de les condicions canviants de la sala amb el temps. Més concretament, els filtres d'equalització adaptatius (EA) intenten cancel·lar els ecos produïts per la sala. A aquesta tesi, considerem aquest problema i proposem esquemes lineals efectius i robustos per a resoldre aquest problema d'equalització mitjançant filtres adaptatius. Per aconseguir-ho, diferent esquemes de filtrat adaptatiu es presenten dins del context del problema d'EA. Aquests esquemes de filtrat es basen en tres estratègies ja presentades a l'estat de l'art: la combinació convexa de filtres, el sesgat dels pesos del filtre i el filtrat basat en blocs. Més concretament, i motivat per la naturalesa dispersa de la resposta a l'impuls acústica i el corresponent filtre òptim invers, presentem diferents algorismes d'equalització adaptativa. A més a més, com que els sistemes d'àudio immersiu normalment requereixen l'ús de múltiples transductors, cal considerar també el problema d'equalització adaptativa multicanal quan es presenten noves solucions de canal simple, ja que aquestes s'han de poder estendre fàcilment al cas multicanal. Un altre aspecte a considerar quan es treballa amb dispositius d'àudio és el de les no linealitats del sistema a l'hora d'equalitzar correctament el sistema electroacústic. Amb aquest objectiu, a aquesta tesi es proposa una nova tècnica basada en filtrat-x no lineal, per a compensar tant la reverberació de la sala com la distorsió no lineal amb memòria introduïda per l'amplificador i els altaveus. Per últim, és important validar la implementació en temps real dels algorismes proposats. Amb aquest objectiu, alguns resultats inicials demostren la idoneïtat de l'equalització adaptativa en problemes de compensació de sales. / Fuster Criado, L. (2015). Linear and nonlinear room compensation of audio rendering systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59459

[ES] Los sistemas de antenas de bajo perfil en la banda de ondas milimétrica han suscitado un creciente interés en los últimos años. Esta tesis presenta el diseño de antenas de bajo perfil basadas en lentes planas de microondas de doble polarización, con alta ganancia y con simetría en el diagrama de radiación. En concreto, la tesis se enfoca en lentes planas con dieléctricos artificiales, e iluminadas por bocinas de bajo perfil. Para mejorar esta iluminación, también se han diseñado alimentadores de bajo perfil con dieléctricos artificiales. En esta Tesis se realiza una revisión de diferentes métodos para el control de la constante de propagación en celdas periódicas de superficies selectivas en frecuencia (FSS), así como de los parámetros más importantes que rigen su comportamiento electromagnético. Las FSS multicapa son idóneas para el diseño de lentes planas de microondas ya que permiten controlar la fase del coeficiente de transmisión con pocas pérdidas, y son fáciles de diseñar y construir. Las lentes diseñadas con este tipo de FSS son estructuras planas, de bajo perfil y peso reducido. Esto se debe a la capacidad de las FSS de modificar la constante de propagación por medio de una estructura que no requiere contacto entre capas. Para poder iluminar las lentes apropiadamente, en esta tesis se analizan diversos tipos de alimentadores y se propone un alimentador de bajo perfil con gran pureza de polarización y alta eficiencia. Esto se consigue insertando corrugaciones radiales en las paredes de la bocina, con lo que se consigue excitar un modo híbrido cuya distribución de campo es prácticamente uniforme en toda la apertura. Dado el coste computacional del análisis de onda completa de las lentes planas de microondas, en esta tesis se propone el diseño de las lentes usando gráficas paramétricas de las celdas unidad de las FSS. Estos diseños se han fabricado y medido, dando unos resultados experimentales excelentes, tanto en adaptación como en radiación. Estos resultados demuestran la viabilidad de usar FSS multicapa para el diseño de lentes planas de microondas. / [EN] Low-profile antenna systems in the millimeter-wave band have experienced an increasing interest in recent years. This thesis presents the design of low-profile antennas based on microwave flat lenses with double polarization, with high gain, and symmetric radiation pattern. In particular, the thesis focuses on flat lenses with artificial dielectrics, and illuminated by low-profile feeders. To improve this illumination, low-profile feeders with artificial dielectrics have also been designed. In this thesis, a review of different methods for the control of the propagation constant in periodic cells of frequency selective surfaces (FSS), as well as the most important parameters that govern its electromagnetic behavior, is carried out. The multilayer FSS are ideal for the design of flat microwave lenses since they allow controlling the phase of the transmission coefficient with few losses and are easy to design and build. Lenses designed with this type of FSS are flat structures, low profile, and low weight. This is due to the ability of the FSS to modify the propagation constant through a structure that does not require contact between layers. In order to be able to illuminate the lenses properly, in this thesis different types of feeders are analyzed and a low-profile feeder with high polarization purity, and high efficiency is proposed. This is achieved by inserting radial corrugations into the walls of the horn, which makes it possible to excite a hybrid mode whose field distribution is practically uniform throughout the aperture. Given the computational cost of the full-wave analysis of microwave flat lenses, this thesis proposes the design of the lenses using parametric studies of the FSS unit cells. These designs have been manufactured and measured, giving excellent experimental results, both in matching and radiation. These results demonstrate the feasibility of using multilayer FSS for the design of microwave flat lenses. / [CA] Els sistemes d'antenes de baix perfil en la banda d'ones millimètriqueses han suscitat un creixent interés en els últims anys. Aquesta tesi presenta el disseny d'antenes de baix perfil basades en lents planes de microones de doble polarització, amb alt guany i amb simetria en el diagrama de radiació. En concret, la tesi s'enfoca en lents planes amb dielèctrics arti- ficials, i il luminades per botzines de baix perfil. Per a millorar aquesta il luminació, també s'han dissenyat alimentadors de baix perfil amb die- lèctrics artificials. En aquesta Tesi es realitza una revisió de diferents mètodes per al control de la constant de propagació en cel les periòdiques de superfícies selectives en freqüència (FSS), així com dels paràmetres més importants que regeixen el seu comportament electromagnètic. Les FSS multicapa són idònies per al disseny de lents planes de microones perquè permeten controlar la fase del coeficient de transmissió amb poques pèrdues, i són fàcils de dissenyar i construir. Les lents dissenyades amb aquesta mena de FSS són estructures planes, de baix perfil i pes reduït. Això es deu a la capacitat de les FSS de modificar la constant de propagació per mitjà d'una estructura que no requereix contacte entre capes. Per a poder il luminar el lent apropiadament, en aquesta tesi s'analitzen di- versos tipus d'alimentadors i es proposa un alimentador de baix perfil amb gran puresa de polarització i alta eficiència. Això s'aconsegueix inserint co- rrugacions radials en les parets de la botzina, amb el que s'aconsegueix excitar una mode híbrid amb una distribució de camp pràcticament uni- forme en tota l'obertura. Donat el cost computacional de l'anàlisi d'ona completa de les lents planes de microones, en aquesta tesi es proposa el disseny de les lents usant gràfi- ques paramètriques de les cel les unitat de les FSS. Aquests dissenys s'han fabricat i mesurat, donant uns resultats experimentals excel lents, tant en adaptació com en radiació. Aquests resultats demostren la viabilitat d'usar FSS multicapa per al disseny de lents planes de microones. / Moy Li, HC. (2020). Lentes de Microondas de bajo perfil en la banda de ondas milimétricas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149563

Tesis por compendio / [ES] Al igual que la masa o la carga, el espín es una propiedad física fundamental que, típicamente, aparece en la descripción de los sistemas cuánticos. Más allá de sus importantes implicaciones teóricas, el creciente avance de la tecnología y el desarrollo de los dispositivos hacia escalas cada vez más pequeñas ha favorecido el surgimiento de multitud de aplicaciones que involucran al espín, entre las cuales se destaca la espintrónica; una nueva forma de electrónica en la que, además de la carga, también se explotan los grados de libertad otorgados por el espín del electrón. Por supuesto, el espín no es exclusivo de los electrones, está presente en todas las partículas elementales, y por ende, en los fotones. En este caso, y a diferencia de lo que ocurre con los electrones, existe una correspondencia clásica que relaciona el espín del fotón con los estados de polarización circular de la luz. Por lo tanto, en nano-óptica y en fotónica, los fenómenos basados en el espín se refieren, grosso modo, a aquellos que son fuertemente dependientes de la polarización circular de la luz. En este marco general, uno de los ejemplos más preponderantes se halla en la interacción espín-órbita. En su versión óptica establece que, bajo ciertas condiciones, es posible que exista una influencia mutua entre el estado de polarización (espín) y la propagación (órbita) de la luz. A pesar de su carácter ubicuo en todos los procesos ópticos básicos, sus efectos son muy débiles, y su manifestación se restringe a la nanoescala, lo cual dificulta su observación e identificación. En este mismo contexto, otro concepto heredado del formalismo cuántico que tiene análogo fotónico directo es la quiralidad óptica; una propiedad dinámica local que, de alguna manera, permite cuantificar escalarmente el espín de un campo óptico. Aparte de su controvertido significado físico y su estrecho vínculo con los sistemas plasmónicos y los metamateriales, como amplificadores de sus efectos, su principal característica fundamental es que, para los campos ópticos en el vacío, es una cantidad conservada. En esta tesis se ahonda teóricamente en los fundamentos básicos de estas características fotónicas. Específicamente, se demuestra analíticamente que la interacción espín-órbita es un fenómeno que surge natural y necesariamente en la nanoescala. Sobre esta base se expone un formalismo para extender la excitación unidireccional de campo cercano más allá de la aproximación dipolar, lo cual facilita su observación y mejora las propiedades de acoplo. Por otra parte, se analiza el concepto de la quiralidad óptica, originalmente definida en el vacío, y se generaliza a cualquier tipo de medio, incluyendo sistemas altamente dispersivos. Asimismo, se exploran diferentes configuraciones que permitan implementar las principales funcionalidades quirópticas (sensado y espectroscopía) en plataformas de fotónica integrada. Además de su potencial para aplicaciones, este estudio tiende un puente para abordar clásicamente propiedades y efectos que tradicionalmente son de tipo cuántico. / [CA] Igual que la massa o la càrrega, l'espín és una propietat física fonamental que, típicament, apareix en la descripció dels sistemes quàntics. Més enllà de les seves importants implicacions teòriques, el creixent avanç de la tecnologia i el desenvolupament dels dispositius cap a escales cada vegada més petites ha afavorit el sorgiment de multitud d'aplicacions que involucren l'espín, entre les quals es destaca l'espintrònica; una nova forma d'electrònica en què, a més de la càrrega, també s'exploten els graus de llibertat atorgats per l'espín de l'electró. Per descomptat, l'espín no és exclusiu dels electrons, és present en totes les partícules elementals, i per tant, en els fotons. En aquest cas, i a diferència del que passa amb els electrons, hi ha una correspondència clàssica que relaciona l'espín del fotó amb els estats de polarització circular de la llum. Per tant, en nano-òptica i en fotònica, els fenòmens basats en l'espín es refereixen, grosso modo, a aquells que són fortament dependents de la polarització circular de la llum. En aquest marc general, un dels exemples més preponderants es troba en la interacció espín-òrbita. En la seva versió òptica estableix que, sota certes condicions, és possible que hi hagi una influència mútua entre l'estat de polarització (espín) i la propagació (òrbita) de la llum. Malgrat el seu caràcter ubic en tots els processos òptics bàsics, els seus efectes són molt febles, i la seva manifestació es restringeix a la nanoescala, la qual cosa dificulta la seva observació i identificació. En aquest mateix context, un altre concepte heretat del formalisme quàntic que té anàleg fotònic directe és la quiralitat òptica; una propietat dinàmica local que, d'alguna manera, quantifica escalarment l'espín d'un camp òptic. A banda del seu controvertit significat físic i el seu estret vincle amb els sistemes plasmònics i els metamaterials, com amplificadors dels seus efectes, la seva principal característica fonamental és que, per als camps òptics en el buit, és una quantitat conservada. Des d'un enfocament teòric, aquesta tesi aprofundeix en els fonaments bàsics d'aquestes característiques fotòniques. Específicament, es demostra analíticament que la interacció espín-òrbita és un fenomen que sorgeix natural i necessàriament en la nanoescala. Sobre aquesta base s'exposa un formalisme per estendre l'efecte d'excitació unidireccional de camp pròxim més enllà de l'aproximació dipolar, la qual cosa facilita la seva observació i millora les propietats d'acoblo. D'altra banda, s'analitza el concepte de la quiralitat òptica, originalment definida en el buit, i es generalitza a qualsevol tipus de mitjà, incloent sistemes altament dispersius. Així mateix, s'exploren diferents configuracions que permetin implementar les principals funcionalitats quiròptiques (sensat i espectroscòpia) en plataformes de fotònica integrada. A més del seu potencial per a aplicacions, aquest estudi tendeix un pont per abordar clàssicament propietats i efectes tradicionalment quàntics. / [EN] Just like mass or charge, spin is a fundamental physical property that, typically, appears in the description of quantum systems. Beyond its important theoretical implications, the rapid advance of technology along with the relentless trend toward the development of devices at increasingly smaller scales have boosted the occurrence of a wide range of applications involving spin, among which is highlighted the spintronics; a novel form of electronics which, besides the charge, also exploits the degrees of freedom provided by the electron spin. Of course, the spin is not exclusive to electrons, but is actually present in all the elementary particles, and therefore in photons. In such a case, and unlike what happens with electrons, there exists a direct classical correspondence relating the spin of photons with the circular polarization states of light. Thus, in nano-optics and photonics, spin-dependent phenomena are broadly referred to as those that strongly rely upon the circular polarization of light. Within this general framework, one of the most preponderant examples is found in the spin-orbit interaction. In its optical version, it states that, under certain conditions, it is possible that there exists a mutual influence between the state of polarization (spin) and the propagation (orbit) of light. Despite its ubiquitous character in all basic optical processes, its effects are very weak, and its manifestation is restricted at the nanoscale, thereby hindering its observation and identification. In this same context, another concept somehow inherited from the quantum formalism with a direct photonic analogue is the optical chirality; a local dynamical property that, in a way, allows one to quantifying scalarly the spin of an optical field. Apart from its controversial physical meaning and its close relationship with plasmonic systems and metamaterials, often regarded as chiral enhancers, its main feature is that, for optical fields in the vacuum, it is a conserved quantity. From a theoretical standpoint, this thesis delves into the basics of these photonic traits. Specifically, it is analytically demonstrated that the spin-orbit interaction is indeed a phenomenon that naturally and necessarily emerges at the nanoscale. Building on this, it is addressed a formalism to extend the effect of near-field unidirectional excitation beyond the dipolar approximation, thus facilitating its observation and improving the coupling performance. On the other side, the optical chirality, originally put forward for electromagnetic fields in vacuum, is thoroughly analyzed and generalized to any arbitrary medium, including highly dispersive systems. Furthermore, different configurations for implementing the main chiroptical functionalities (sensing and spectroscopy) in integrated photonic platforms are explored. Besides its potential for applications, this study lays a bridge to classically approach features and effects which are traditionally quantum-like. / This work was supported by fundings from Ministerio de Economía y Competitividad of Spain (MINECO) under Contract No.TEC2014-51902-C2-1-R. and by ERC Starting Grant No. ERC-2016-STG-714151-PSINFONI. This work was also partially supported by funding from the European Commission Project THOR H2020-EU-829067. / Vázquez Lozano, JE. (2021). Spin-Dependent Optical Phenomena: Fundamentals and Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166775 / Compendio

[ES] En la última década, la plataforma de silicio ha emergido como la plataforma por excelencia para desarrollar circuitos fotónicos integrados debido a su versatilidad, la posibilidad de miniaturización y de una producción de bajo coste y a gran escala compatible con los sistemas CMOS ("complementary metal-oxide semiconductor"). La conversión de señales eléctricas a alta velocidad en señales ópticas es una función crítica hoy en día tanto para el procesamiento de datos como en el ámbito de las telecomunicaciones. La forma más eficaz de implementar actualementeuna ,modulación electro-óptica ultra-rápida se basa en el efecto Pockels que, de hecho,se encuentra en el corazón de los moduladores comerciales basados en niobato de litio y polímeros. Sin embargo, la implementación de esta funcionalidad se ve impedida en la plataforma de silicio debido a la simetría de inversión de la red cristalina del silicio. En este contexto, el silicio deformado surgió hace más de un decenio como una solución revolucionaria para romper esa centrosimetría y, de ese modo, hacer emerger no-linealidades de segundo orden en el propio silicio. Sin embargo, y a pesar de los alentadores resultados iniciales, estudios posteriores cuestionaron el origen de las respuestas obtenidas, achacando dichos resultados principalmente al efecto de dispersión de plasma. De hecho, más tarde se puso de manifiesto la presencia de varios factores limitantes y, más recientemente, se estimó que el valor del coeficiente χ(2) debía encontrarse en torno a varios pm/V. El trabajo desarrollado en esta tesis tiene como objetivo contribuir a impulsar el campo de silicio deformado mediante la investigación y el abordaje de dichos factores limitantes para, de esta fora, conseguir un efecto Pockels eficiente. Además, las características de captura de carga libre observadas en las estructuras de silicio deformado se han explotado para desarrollar un dispositivo fotónico no volátil. / [CA] En l'última dècada, la plataforma de silici ha emergit com la plataforma per excelència per a desenvolupar circuits fotònics integrats a causa de la seua versatilitat i la possibilitat de miniaturització i d'una producció de baix cost i a gran escala compatible amb els sistemes CMOS ("complementary metall-oxide semiconductor"). La conversió de senyals elèctrics a alta velocitat en senyals òptics és una funció crítica hui dia tant per al processament de dades com en l'àmbit de les telecomunicacions. La forma més eficaç d'implementar una modulació electro-òptica ultra-ràpida actualemente es basa en l'efecte *Pockels, que de fet,es troba en el cor dels moduladors comercials basats en el niobato de liti i polímers. No obstant això, la implementació d'aquesta funcionalitat es veu impedida en la plataforma de silici degut a la simetria d'inversió de la xarxa cristal·lina del silici. En aquest context, el silici deformat va sorgir fa més d'un decenni com una solució revolucionària per a trencar aqueixa centrosimetría i, d'aqueixa manera, fer emergir no-linealitats de segon ordre en el propi silici. No obstant això, malgrat els encoratjadors resultats inicials, estudis posteriors van qüestionar l'origen de la resposta obtinguda, atribuint-la principalment a aquest efecte de dispersió de plasma. De fet, més tard es va posar en relleu la presència de diversos factors limitants i, més recentment, es va estimar un valor de χ(2) en el rang de diversos pm/V. El treball desenvolupat en aquesta tesi té com a objectiu contribuir a impulsar el camp de silici deformat mitjançant la investigació i l'abordatge d'aquests factors limitants per a aconseguir un efecte Pockels eficient. A més, les característiques de captura de càrrega lliure observades en les estructures de silici deformat s'han explotat per a desenvolupar un dispositiu fotònic no volàtil. / [EN] In the last decade, silicon has emerged as the platform of choice for developing photonic integrated circuits due to its versatility, small footprint and the possibility of a low cost, large-scale CMOS compatible production. The conversion of high-speed electrical signals into optical digital data is a critical function for modern data communication technology. The most effective way for enabling ultra-fast electro-optical modulation is currently based on the Pockels effect, which is the basis of commercial modulators based on lithium niobate and polymers. However, the implementation of such functionality is prevented in the silicon platform due to the inversion symmetry of the silicon lattice. In this context, strained silicon emerged more than a decade ago as a revolutionary solution for breaking that centrosymmetry and, thus, allowing Pockels effect in the silicon material itself. However, despite the encouraging results from initial findings, following studies questioned the origin of the measured electro-optic response. In fact, the presence of several limiting factors was also later highlighted and a rather low strain induced χ(2) in the range of several pm/V was more recently estimated. The work developed on this thesis aims at contributing to push forward the strained silicon field by investigating and tackling such limiting factors to enable an efficient Pockels effect. Furthermore, the trapping properties observed in strained silicon structures have been exploited to develop a non-volatile photonic device. / Olivares Sánchez-Mellado, I. (2021). Development of Photonic Devices Based on the Strained Silicon Technology [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/167055

[ES] El papel de la Música como elemento de expresión e inducción emocional ha cobrado recientemente importancia en el entorno de la interactividad y los Videojuegos. Los efectos que tiene la música sobre la experiencia emocional del jugador han sido el eje vertebrador de esta investigación que, con el objetivo de crear una experiencia adaptada a la individualidad de cada persona, propone la utilización de la medición fisiológica como elemento activo en la selección musical del videojuego. En base a la revisión de experiencias previas existentes en la literatura científica, este trabajo incluye el diseño y desarrollo de un prototipo de Sistema Musical Interactivo (SMI) basado en la medición de Respuesta Galvánica de la Piel (GSR) como detonante de las variaciones de la música, con el que poder observar la viabilidad de la propuesta con cualquier videojuego existente. La experimentación con este sistema ha sido apoyada también por la creación de varias composiciones musicales con funcionalidad interactiva que ha tenido en cuenta, además, la incorporación de elementos musicales con demostrada efectividad en la respuesta emocional. Así ha sido posible observar distintos aspectos de la respuesta emocional de los jugadores y sugerir algunas formas de aplicación de la medición fisiológica como medio para generar una experiencia de juego individualizada. / [CA] El paper de la Música com a element d'expressió i inducció emocional ha cobrat recentment importància al voltant de la interactivitat i els Videojocs. Els efectes que té la música sobre l'experiència emocional del jugador han sigut l'eix vertebrador d'esta investigació que, amb l'objectiu de crear una experiència adaptada a la individualitat de cada persona, proposa la utilització del mesurament fisiològic com a element actiu en la selecció musical del videojoc. Sobre la base de la revisió d'experiències prèvies existents en la literatura científica, este treball inclou el disseny i desenvolupament d'un prototip de Sistema Musical Interactiu (SMI) basat en el mesurament de Resposta Galvànica de la Pell (GSR) com a detonant de les variacions de la música, amb el qual poder observar la viabilitat de la proposta amb qualsevol videojoc existent. L'experimentació amb este sistema ha sigut secundada també per la creació de diverses composicions musicals amb funcionalitat interactiva que ha tingut en compte, a més, la incorporació d'elements musicals amb demostrada efectivitat en la resposta emocional. Aixina, ha sigut possible observar diferents aspectes de la resposta emocional dels jugadors i suggerir algunes formes d'aplicació del mesurament fisiològic com a medi per a generar una experiència de joc individualitzada. / [EN] The role of Music as an element of expression and emotional induction has recently gained importance in the environment of interactivity and Videogames. The effects that music has on the emotional experience of the player have been the backbone of this research that, with the aim of creating an experience adapted to the individuality of each person, proposes the use of physiological measurement as an active element in the selection musical video game. Based on the review of previous experiences in the scientific literature, this work includes the design and development of a prototype of an Interactive Musical System (SMI) based on the measurement of Galvanic Response of the Skin (GSR) as a trigger for the variations of music, with which to observe the viability of the proposal with any existing video game. Experimentation with this system has also been supported by the creation of various musical compositions with interactive functionality that has also taken into account the incorporation of musical elements with proven effectiveness in emotional response. In this way, it has been possible to observe different aspects of the emotional response of the players and to suggest some forms of application of the physiological measurement as a means to generate an individualized gaming experience. / Guerra Recas, L. (2021). Personalización subjetiva en los sistemas de música interactiva en los videojuegos. En busca de una experiencia de juego a la medida del individuo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172545

[ES] El interés en desarrollar biosensores de alta sensibilidad para identificar y cuantificar una amplia gama de moléculas ha aumentado notablemente durante las últimas décadas en numerosos campos de aplicación. Entre ellos probablemente el más demandado sea el diagnóstico médico, el cual ha sido impulsado por el descubrimiento de nuevos biomarcadores de enfermedades, tales como los miRNAs. No obstante, la mayoría de las técnicas existentes para realizar la detección requieren el uso de marcadores debido a la falta de sensibilidad para detectar analitos en bajas concentraciones. Las estructuras ópticas basadas en campo evanescente, donde la luz es usada para transformar interacciones bioquímicas en variaciones de las señales ópticas, constituyen una interesante alternativa para el desarrollo de este tipo de biosensores sin la necesidad de utilizar marcadores (label-free). Concretamente las estructuras fotónicas integradas en tecnología Silicon On Insulator exhiben alta sensibilidad, bajo límite de detección y alto nivel de multiplexación en aplicaciones de detección, especialmente cuando se utilizan materiales y procesos basados en silicio y compatibles con CMOS. En esta Tesis Doctoral se muestra el desarrollo de un biosensor fotónico integrado label-free para la detección de oligonucleótidos, y más concretamente biomarcadores de cáncer miRNAs. Este biosensor está basado en la combinación de estructuras de band gap fotónico y la inmovilización de sondas de tipo molecular beacon sobre su superficie. La combinación de sendos elementos de transducción y bioreconomiento ha proporcionado una elevada sensibilidad en la detección de oligonucleótidos manteniendo un footprint por debajo de 100 µm2. El uso de este biosensor fotónico ha permitido también estudiar experimentalmente una novedosa técnica de amplificación de detección. Esta técnica explota el cambio conformacional sufrido por la sonda molecular beacon tras la hibridación con su oligonucleótido complementario, permitiendo alejar una partícula/molécula de la superficie del sensor, lo cual podría ser utilizado para amplificar la respuesta de detección del sensor. Finalmente se propone una estrategia de regeneración en línea de los biosensores nanofotónicos desarrollados mediante una estrategia química basada en el uso de formamida. Esta estrategia no solo permite ahorrar tiempo sino que también reduce la variación entre las medidas obtenidas en experimentos diferentes, siendo especialmente útil cuando se testean niveles similares de analito. / [CA] L'interés en desenvolupar biosensors d'alta sensibilitat per a identificar i quantificar una àmplia gamma de molècules ha augmentat notablement durant les últimes dècades en nombrosos camps d'aplicació. Entre ells probablement el més demandat siga el diagnòstic mèdic, el qual ha sigut impulsat pel descobriment de nous biomarcadors de malalties, com ara els miRNAs. No obstant això, la majoria de les tècniques existents per a realitzar la detecció requereixen l'ús de marcadors a causa de la falta de sensibilitat per a detectar anàlits en baixes concentracions. Les estructures òptiques basades en camp evanescent, on la llum és usada per a transformar interaccions bioquímiques en variacions dels senyals òptics, constitueixen una interessant alternativa per al desenvolupament d'aquesta tipus de biosensors sense la necessitat d'utilitzar marcadors (label-free). Concretament les estructures fotòniques integrades en tecnologia Silicon On Insulator exhibeixen alta sensibilitat, baix límit de detecció i alt nivell de multiplexació en aplicacions de detecció, especialment quan s'utilitzen materials i processos basats en silici i compatibles amb CMOS. En aquesta Tesi Doctoral es mostra el desenvolupament d'un biosensor fotònic integrat label-free per a la detecció d'oligonucleòtids, i més concretament biomarcadors de càncer miRNAs. Aquest biosensor està basat en la combinació d'estructures de band gap fotònic i la immobilització de sondes de tipus molecular beacon sobre la seua superfície. La combinació d'ambdós elements de transducció i bioreconeixement ha proporcionat una elevada sensibilitat en la detecció d'oligonucleòtids mantenint un footprint per davall de 100 µm². L'ús d'aquest biosensor fotònic ha permés també estudiar experimentalment una nova tècnica d'amplificació de detecció. Aquesta tècnica explota el canvi conformacional patit per la sonda molecular beacon després de la hibridació amb el seu oligonucleòtid complementari, permetent allunyar una partícula/molècula de la superfície del sensor, la qual cosa podria ser utilitzada per amplificar la resposta de detecció del sensor. Finalment es proposa una estratègia de regeneració en línia dels biosensors nanofotònics desenvolupats mitjançant una estratègia química basada en l'ús de formamida. Aquesta estratègia no sols permet estalviar temps sinó que també redueix la variació entre les mesures obtingudes en experiments diferents, sent especialment útil quan es testen nivells similars d'anàlit. / [EN] The interest in developing highly sensitive biosensors to identify and quantify a wide range of molecules has remarkably been increasing during the last decades in numerous application fields. Among them, medical diagnosis is probably the most demanded, which has been driven by the discovery of new biomarkers of diseases, such as miRNAs. However, most of the existing techniques to perform the detection require the use of labels due to the lack of sensitivity to detect analytes at low concentrations. Evanescent-wave optical structures, where light is used to transduce biochemical interactions into variations of the optical signals, are an interesting alternative for the development of this type of biosensors allowing a label-free detection. Specifically, the planar integrated photonic structures based on Silicon On Insulator technology exhibit an extremely high sensitivity, a low detection limit and a high level of multiplexing in detection applications, especially when using materials and processes based on silicon and being CMOS compatible. This PhD Thesis is focused on the development of label-free integrated photonic biosensors for the detection of oligonucleotides, and more specifically miRNA cancer biomarkers. This biosensor is based on the combination of photonic band gap structures and the immobilization of molecular beacon probes on its surface. The combination of both transduction and biorecognition elements has provided a very high sensitivity towards the detection of target oligonucleotides while keeping a sensor footprint below 100 µm2. The use of this photonic biosensor also allowed the experimental study of a novel detection amplification technique. This technique exploits the conformational change suffered by the molecular beacon probe after hybridization with its complementary oligonucleotide, allowing the displacement of a particle/molecule away from the sensor surface, what might be used for amplifying the sensor's detection response. Finally, an online regeneration strategy for nanophotonic biosensors developed through a chemical strategy based on the use of formamide is proposed. This strategy not only saves time but also reduces the variation between measurements obtained in different experiments, being especially useful when testing similar levels of analyte. / Ruiz Tórtola, Á. (2021). Desarrollo de biosensores nanofotónicos de alta sensibilidad para la detección de biomarcadores microRNA en aplicaciones de diagnóstico médico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172631

Tesis por compendio / [ES] La focalización de ultrasonidos tiene muchas aplicaciones en una gran variedad de áreas tanto científicas como industriales. Los ultrasonidos focalizados son una de las herramientas principales usada por médicos en todo el mundo para obtener imágenes biomédicas de diferentes tipos de tejidos y órganos de manera no invasiva. En las últimas décadas, el uso de ultrasonidos focalizados de alta intensidad (HIFU, por sus siglas en inglés) ha surgido como una de las técnicas principales para el tratamiento de cáncer mediante la ablación térmica de tumores de manera no invasiva. Además, los ultrasonidos focalizados están emergiendo en los últimos años como uno de los métodos más prometedores para el tratamiento de las enfermedades cerebrales, con la aparición de nuevas técnicas disruptivas como la apertura reversible de la barrera hematoencefálica o la neuromodulación. En entornos industriales, los ultrasonidos son ampliamente utilizados como uno de los métodos principales para la evaluación no destructiva de materiales y estructuras, debido a que las ondas acústicas pueden penetrar en los objetos a distancias donde la luz no puede debido a la elevada absorción y dispersión. En este sentido, diseñar estructuras capaces de focalizar ultrasonidos es de una gran relevancia tanto para la comunidad científica como para los sectores médicos e industriales. Esta tesis presenta nuevos diseños de lentes acústicas capaces de controlar los parámetros principales del haz de ultrasonidos focalizados, proporcionando diferentes tipos de perfiles de focalización adecuados para una gran variedad de aplicaciones y escenarios. En particular, se han diseñado y adaptado al campo de los ultrasonidos las lentes de Fresnel (Fresnel Zone Plates, FZPs), ampliamente utilizadas en el campo de la óptica. Se ha presentado una nueva técnica de modulación espacio-temporal capaz de controlar la posición del foco de ultrasonidos tanto en espacio como en tiempo, aumentando así la versatilidad de este tipo de dispositivos. También se ha demostrado el funcionamiento en el campo de la acústica de nuevos diseños basados en aplicar secuencias binarias a una lente de Fresnel convencional, como las secuencias fractales de Cantor o las secuencias de M-bonacci generalizadas, capaces de modificar las propiedades de focalización de las lentes, incluyendo el número, posición y forma de los focos acústicos. Además, se introduce un nuevo diseño de lentes esféricas rellenas de líquido capaces de generar jets ultrasónicos, con mucho potencial en aplicaciones de imagen de alta resolución en campo cercano. Se ha demostrado que, cambiando el líquido interno de la lente o ajustando el ratio de mezcla entre dos líquidos, se pueden controlar los parámetros principales del jet. Los diseños propuestos en la tesis han sido validados tanto empleando simulaciones numéricas como realizando medidas experimentales, allanando el camino para el uso de este tipo de estructuras en aplicaciones de focalización de ultrasonidos. / [CA] La focalització d'ultrasons té moltes aplicacions en moltes àrees científiques i industrials. Els ultrasons focalitzats són una de les eines principals utilitzada per metges a tot el món per obtenir imatges biomèdiques de diferents tipus de teixits i òrgans de manera no invasiva. En les últimes dècades, els ultrasons focalitzats d'alta intensitat (HIFU, per les seues sigles en anglès) han aparegut com una de les tècniques principals per al tractament de càncer mitjançant l'ablació de tumors de manera no invasiva. A més, els ultrasons focalitzats estan emergint en els últims anys com un dels mètodes més prometedors per al tractament de les malalties cerebrals, amb l'aparició de noves tècniques disruptives com l'obertura reversible de la barrera hematoencefàlica o la neuromodulació. En entorns industrials, els ultrasons són àmpliament utilitzats com un dels mètodes principals per a l'avaluació no destructiva de materials i estructures, pel fet que les ones acústiques poden penetrar en els objectes a distàncies on la llum no pot a causa de l'elevada absorció i dispersió. En aquest sentit, dissenyar estructures capaces de focalitzar ultrasons és d'una gran rellevància tant per a la comunitat científica com per als sectors mèdics i industrials. Aquesta tesi presenta nous dissenys de lents acústiques capaços de controlar els paràmetres principals del feix d'ultrasons focalitzats, proporcionant diferents tipus de perfils de focalització adequats per a una gran varietat d'aplicacions i escenaris. En particular, s'han dissenyat i adaptat al camp dels ultrasons les lents de Fresnel (Fresnel Zone Plates, FZPs), àmpliament utilitzades en el camp de l'òptica. S'ha presentat una nova tècnica de modulació espai-temporal capaç de controlar la posició del focus d'ultrasons tant en espai com en temps, augmentant així la versatilitat d'aquest tipus de dispositius. També s'ha demostrat el funcionament en el camp de l'acústica de nous dissenys basats en aplicar seqüències binàries a una lent de Fresnel convencional, com les seqüències fractals de Cantor o les seqüències de M-bonacci generalitzades, capaces de modificar les propietats de focalització de les lents, incloent el nombre, posició i forma dels focus acústics. A més, s'introdueix un nou disseny de lents esfèriques plenes de líquid capaces de generar jets ultrasònics, amb molt potencial en aplicacions d'imatge d'alta resolució en camp proper. S'ha demostrat que, canviant el líquid intern de la lent o ajustant la ràtio de barreja entre dos líquids, es poden controlar els paràmetres principals del jet. Els dissenys proposats en la tesi han estat validats tant emprant simulacions numèriques com realitzant mesures experimentals, aplanant el camí per a l'ús d'aquest tipus d'estructures en aplicacions de focalització d'ultrasons. / [EN] Ultrasound focusing has many applications in a wide range of fields. Focused ultrasound is one of the main tools used by doctors all over the world to obtain biomedical images of different kind of tissues non-invasively. In the past decades, high intensity focused ultrasound (HIFU) appeared as one of the fundamental techniques for cancer treatment through non-invasive thermal tumor ablation. In addition, focused ultrasonic waves are recently emerging as one of the main tools to treat brain diseases, with novel disruptive techniques such as blood-brain barrier opening or neuromodulation. In industrial environments, ultrasonic waves are widely employed as one of the primary methods for the non-destructive evaluation (NDE) of materials and structures, as acoustic waves are able to penetrate deep into objects otherwise opaque using optical techniques. In this sense, designing structures capable of focusing ultrasonic waves is of great interest and relevance for the scientific, the industrial, and the biomedical sectors. This thesis devises new designs of acoustic lenses capable of controlling the main parameters of the focused ultrasound beam, achieving different kinds of focusing profiles suitable for a wide variety of scenarios. In particular, Fresnel Zone Plates (FZPs), commonly used in optics, are designed and adapted to the ultrasound domain. A novel spatio-temporal modulation technique capable of controlling the ultrasound focus location in both time and space is presented, increasing the versatility of this kind of devices. New design techniques based on applying a binary sequence to FZPs are also demonstrated, such as Cantor fractal sequences or generalized M-bonacci sequences, which modify the focusing properties of the lens, including the number, location, and shape of the different acoustic foci. In addition, acoustic jets generated by liquid-filled spherical lenses are devised for near-field high resolution imaging, demonstrating their applicability in the ultrasound domain. It is demonstrated that, by changing the inner liquid of the spherical lens or by tuning the mixing ratio between two liquids, the main focal parameters of the ultrasonic jet can be accurately controlled. The proposed designs are validated using both numerical simulations and experimental measurements, paving the way for the use of these kind of structures in focused ultrasound applications. / This work would not have been possible without the following funding sources: PAID-01-18 personal FPI grant from Universitat Politècnica de València; Spanish government MINECO TEC2015-70939-R project; Spanish government MICINN RTI2018-100792-B-I00 project; Generalitat Valenciana AICO/2020/139 project. / Pérez López, S. (2021). Design of Acoustic Lenses for Ultrasound Focusing Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/179907 / Compendio

[ES] Comprender el comportamiento humano en situaciones de gestión, planificación y liderazgo dentro de organizaciones constituye un desafío tanto para los científicos como para la sociedad en general y los profesionales de los recursos humanos. Las tomas de decisión, la planificación de recursos, la gestión de equipos y el apoyo y acompañamiento del grupo, son factores que, desde perspectivas como la psicología, sociología, economía o liderazgo, han sido repetidamente estudiados dada su influencia directa en la eficacia final de una organización y de un equipo de trabajo. Actualmente no existe un consenso a la hora de definir el liderazgo. Este concepto, en cambio, se ha abordado desde diferentes perspectivas, por lo que los componentes que se han propuesto para explicar comportamientos de gestión son muy diversos. Una aproximación válida discrimina entre aquellos líderes que focalizan su ejecución en las tareas y en lograr objetivos en base a cumplir plazos y planificación, dando lugar a un liderazgo basado en tareas; y aquellos otros líderes que focalizan su ejecución en cuidar y mejorar las relaciones dentro del equipo, logrando los objetivos mediante la motivación y acompañamiento del grupo, dando lugar a un liderazgo basado en las relaciones. En los estilos de liderazgo basados en tareas y en relaciones se diferencian, por tanto, habilidades de planificación y gestión o hard skills y aspectos relacionales o soft skills, respetivamente. De la misma manera que la definición del estilo de liderazgo se ha abordado desde diferentes aproximaciones, su evaluación también se ha tratado desde diferentes puntos de vista y constituye, hoy en día, un desafío tanto para investigadores como para los profesionales del campo de los recursos humanos y la gestión en organizaciones. Sin embargo, no existe una medida validada para el estilo de liderazgo. La evaluación del liderazgo se ha realizado tradicionalmente mediante metodologías de comportamiento explícitas como cuestionarios o entrevistas, las cuales presentan limitaciones que sesgarían, en última instancia, la evaluación. La relevancia de nuevas técnicas de análisis de comportamiento implícitos, como técnicas ecológicas y basadas en el análisis de la actividad cerebral y ocular en situaciones reales, está despertando un nuevo interés para reconocer y discriminar los diferentes estilos de liderazgo en las organizaciones. De este modo, tareas experimentales y el análisis en laboratorio de conductas y competencias concretas surgen como una solución alternativa capaz de superar barreras interpretativas, pero del mismo modo presentan limitaciones de transferencia a situaciones reales. La realidad virtual surge como una alternativa prometedora para aportar entornos con una mayor transferencia a la vida real y que generen mayor nivel de implicación por parte de los usuarios que los entornos y métodos de evaluación tradicionales, permitiendo aportar medidas implícitas en contexto más reales. Esta propuesta está avalada por numerosos trabajos en el campo de la psicología aplicada, la neuroeconomía y la neurociencia organizacional, que apoyan el uso de la realidad virtual para la evaluación del comportamiento humano. El presente trabajo propone el uso combinado de realidad virtual y metodologías implícitas de la neurociencia organizacional, así como técnicas de análisis de machine learning, para estudiar los comportamientos vinculados al estilo de liderazgo. Partiendo de esta premisa, se describen dos estudios que investigan la sensibilidad de un paradigma pasivo, consistente en la visualización de videos emocionales, y un paradigma activo, consistente en la interacción con un juego serio de realidad virtual, ambos combinando variables implícitas comportamentales y cerebrales o fisiológicas, para determinar el estilo de liderazgo. Los resultados del paradigma pasivo evidenciaron diferencias en la sudoración de la piel, así como en la respuesta eléctrica del cerebro, entre aquellos participante / [CA] Comprendre el comportament humà en situacions de gestió, planificació i lideratge dins d'organitzacions constitueix un desafiament tant per als científics com per a la societat en general i per als professionals dels recursos humans. Les preses de decisió, la planificació de recursos, la gestió d'equips i el suport i acompanyament del grup, són factors que, des de perspectives com la psicologia, la sociologia, l'economia o el lideratge, han estat repetidament estudiats, atesa la seva influència directa en l'eficàcia final una organització i un equip de treball. Actualment no hi ha un consens a l'hora de definir el lideratge. Aquest concepte, en canvi, s'ha abordat des de diferents perspectives, i per això els components que s'han proposat per explicar comportaments de gestió són molt diversos. Una aproximació vàlida discrimina entre aquells líders que focalitzen la seua execució en les tasques i en assolir objectius sobre la base de complir terminis i planificació, donant lloc a un lideratge basat en tasques; i aquells altres líders que focalitzen la seua execució a cuidar i millorar les relacions dins de l'equip, aconseguint els objectius mitjançant la motivació i acompanyament del grup, donant lloc a un lideratge basat en les relacions. En els estils de lideratge basats en tasques i en relacions es diferencien, per tant, habilitats de planificació i gestió o hard skills i aspectes relacionals o soft skills, respectivament. De la mateixa manera que la definició de l'estil de lideratge s'ha abordat des de diferents aproximacions, la seua avaluació també s'ha tractat des de diferents punts de vista i constitueix actualment un desafiament tant per a investigadors com per als professionals del camp dels recursos humans i la gestió en organitzacions. No obstant això, no hi ha una mesura validada per a l'estil de lideratge. L'avaluació del lideratge s'ha realitzat tradicionalment mitjançant metodologies de comportament explícites com ara qüestionaris o entrevistes, les quals presenten limitacions que esbiaixarien, en última instància, l'avaluació. La rellevància de noves tècniques d'anàlisi de comportament implícits, com ara tècniques ecològiques i basades en l'anàlisi de l'activitat cerebral i ocular en situacions reals, està despertant un nou interès per reconèixer i discriminar els diferents estils de lideratge a les organitzacions. D'aquesta manera, tasques experimentals i l'anàlisi al laboratori de conductes i competències concretes sorgeixen com una solució alternativa capaç de superar barreres interpretatives, però de la mateixa manera presenten limitacions de transferència a situacions reals. La realitat virtual sorgeix com una alternativa prometedora per aportar entorns amb una transferència més gran a la vida real i que generen més nivell d'implicació per part dels usuaris que els entorns i mètodes d'avaluació tradicionals, permetent aportar mesures implícites en context més reals. Aquesta proposta està avalada per nombrosos treballs al camp de la psicologia aplicada, la neuroeconomia i la neurociència organitzacional, que donen suport a l'ús de la realitat virtual per a l'avaluació del comportament humà. Aquest treball proposa l'ús combinat de realitat virtual i metodologies implícites de la neurociència organitzacional, així com tècniques d'anàlisi de machine learning per estudiar els comportaments vinculats a l'estil de lideratge. Partint d¿aquesta premissa, es descriuen dos estudis que investiguen la sensibilitat d¿un paradigma passiu, consistent en la visualització de vídeos emocionals, i un paradigma actiu, consistent en la interacció amb un joc seriós de realitat virtual, ambdós combinant variables implícites comportamentals i cerebrals o fisiològiques, per tal de determinar l'estil de lideratge. Els resultats del paradigma passiu van evidenciar diferències en la sudoració de la pell, així com la resposta elèctrica del cervell, entre aquells participants amb estils de lideratge diferent. Els resultats del paradigma / [EN] Understanding human behavior in management, planning and leadership within organizations is a challenge for scientists, society and professionals of human resources. Decision-making, resource planning, team management and group support are factors that, from perspectives such as psychology, sociology, economics or leadership, have been repeatedly studied, motivated by their direct influence on final effectiveness of an organization. Currently, there is no consensus on defining leadership. This concept has been approached from different perspectives and, consequently, the components that have been proposed to explain management behavior are very diverse. An existing valid approach discriminates between those leaders who focus their execution on tasks and on achieving objectives based on meeting deadlines and planning, giving rise to task-oriented leadership; and those leaders who focus their execution on caring for and improving relationships within the team, achieving goals by motivating and accompanying the group, giving rise to relationship-oriented leadership. Task-oriented and relationship-oriented leadership involve, respectively, planning and management skills or hard skills, and relational aspects or soft skills. As for the definition of leadership styles, the evaluation of leadership has also been approached from different points of view and constitutes, today, a challenge for both researchers and professionals in the field of human resources and organizational management. However, there is no validated measure for leadership style. The evaluation of leadership has traditionally been carried out through explicit behavioral methodologies such as questionnaires or interviews, which have limitations that would ultimately bias the evaluation. The relevance of new implicit behavior analysis techniques, such as ecological techniques and those based on the analysis of brain and eye activity in real situations, is awakening a new interest in recognizing and discriminating between different leadership styles in organizations. In this way, experimental tasks and the laboratory analysis of specific behaviors and competencies emerge as an alternative solution capable of overcoming interpretive barriers, but present limitated transference to real situations. Virtual reality emerges as a promising alternative to provide environments with a greater transfer to real life and subjects with a higher level of involvement than traditional environments and evaluation methods, allowing implicit measures to be provided in more real context. This proposal is supported by numerous works in the field of applied psychology, neuroeconomics and organizational neuroscience, which support the use of virtual reality for the evaluation of human behavior. This thesis proposes the combined use of virtual reality and implicit methodologies of organizational neuroscience, as well as machine learning analysis techniques, to study behaviors linked to leadership style. Based on this premise, two studies are described that investigate the sensitivity of a passive paradigm, consisting of viewing emotional videos, and an active paradigm, consisting of interacting with a serious virtual reality-based game, both combining implicit behavioral and brain or physiological responses to determine the leadership style. The results of the passive paradigm showed differences in skin conductance, as well as in the electrical response of the brain, between those participants with different leadership styles. The results of the active paradigm also showed that participants with different leadership styles made different decisions and focused their attention, described by visual behavior variables, on different elements. The results obtained in this thesis, therefore, support the sensitivity of virtual environments and organizational neuroscience methodologies to identify leadership styles, which offers a potential ecological and non-invasive alternative for analyzing leaders / Parra Vargas, E. (2022). Entornos de realidad virtual y neurociencia organizacional para la evaluación de capacidades de liderazgo en organizaciones [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/186130

Tesis por compendio / [ES] La permitividad es una propiedad física de los materiales que describe su comportamiento en presencia de un campo electromagnético. Los sensores de microondas pueden desempeñar un papel esencial en las tareas de detección, supervisión o control de procesos, ya que algunos parámetros fisicoquímicos de los materiales producen cambios medibles en las propiedades dieléctricas. Además, la tecnología de calentamiento por microondas está adquiriendo una relevancia creciente para la transición ecológica y la descarbonización de los procesos industriales, y la permitividad es el parámetro esencial para el desarrollo exitoso de estos nuevos procesos. La permitividad depende de muchos factores, por lo que los métodos de medición de la permitividad deben adaptarse a las necesidades del material y del entorno de medición. El número de aplicaciones que requieren la monitorización o medida de las propiedades dieléctricas, las altas dependencias de esta magnitud bajo diferentes condiciones, y la necesidad de poner esta tecnología al alcance de un usuario más amplio y menos especializado, justifican el desarrollo de este trabajo. Esta tesis pretende desarrollar nuevos dispositivos para la monitorización y caracterización de dieléctricos adaptados a diferentes entornos, cubriendo un amplio rango de formatos, formas y propiedades de los materiales. Las dos primeras publicaciones incluidas en la tesis describen dos enfoques diferentes para abordar las mediciones de permitividad. El primer artículo describe un instrumento versátil, autónomo y fácil de usar para medir la permitividad de materiales dentro de tubos. El diseño de la cavidad logró una excelente sensibilidad, y el estudio de la red de acoplamiento permitió la caracterización de materiales de pérdidas bajas, moderadas y altas con una misma configuración. Este dispositivo incluye un reflectómetro vectorial portátil propio, lo que lo hace portátil y asequible. Las características del instrumento desarrollado permiten un uso sencillo por parte de personal no especializado y proporcionan versatilidad en muchas situaciones. La segunda publicación presenta el diseño específico de una sonda coaxial de extremo abierto con una mayor sensibilidad para determinar la permitividad de productos alimenticios de altas pérdidas en función de la temperatura a frecuencias de RF. Este artículo destaca la importancia de seleccionar la técnica de medición más adecuada, adaptada al entorno y a las particularidades del material, para la determinación apropiada de la permitividad. Los dos artículos siguientes describen el desarrollo y la utilización de un microscopio de microondas de campo cercano con resolución micrométrica para determinar mapas de permitividad de materiales planos heterogéneos a frecuencias de microondas. En ambos trabajos se describen los diferentes elementos que componen el instrumento del microscopio y las técnicas de análisis para determinar los valores de permitividad a partir de las medidas de los parámetros de la resonancia. En el primer trabajo se empleó por primera vez la tecnología de microondas en aplicaciones contra la falsificación, obteniendo la marca dieléctrica de la marca de agua de un billete. Además, este estudio demostró la capacidad de la energía de microondas para detectar marcas ocultas detrás de capas dieléctricas o metálicas, lo que abre nuevas posibilidades para el desarrollo de elementos de seguridad ópticamente opacos e imposibles de rastrear por medios ópticos. El segundo estudio demuestra la versatilidad de este sistema para determinar las propiedades dieléctricas de materiales planos heterogéneos midiendo la respuesta dieléctrica de especímenes de roca. Los métodos desarrollados en esta tesis aumentan la cartera de sistemas de caracterización dieléctrica y pueden ayudar a una amplia gama de sectores científicos e industriales en las tareas de monitorización y caracterización dieléctrica, haciendo estos trabajos más cómodos y accesibles. / [CA] La permitivitat és una propietat física dels materials que descriu el seu comportament en presència d'un camp electromagnètic. Els sensors de microones poden exercir un paper essencial en les tasques de detecció, supervisió o control de processos, ja que alguns paràmetres fisicoquímics dels materials produeixen canvis mesurables en les propietats dielèctriques. A més, la tecnologia de calfament per microones està adquirint una rellevància creixent per a la transició ecològica i la descarbonització dels processos industrials, i la permitivitat és el paràmetre essencial per al desenvolupament reeixit d'aquests nous processos. La permitivitat depén de molts factors i, per tant, els mètodes de mesurament de la permitivitat han d'adaptar-se a les necessitats del material i de l'entorn de mesurament. El nombre d'aplicacions que requereixen el monitoratge o mesura de les propietats dielèctriques, les altes dependències d'aquesta magnitud sota diferents condicions, i la necessitat de posar aquesta tecnologia a l'abast d'un usuari més ampli i menys especialitzat, justifiquen el desenvolupament d'aquest treball. Aquesta tesi pretén desenvolupar nous dispositius per al monitoratge i caracterització de dielèctrics adaptats a diferents entorns, cobrint un ampli rang de formats, formes i propietats dels materials. Les dues primeres publicacions incloses en la tesi descriuen dos enfocaments diferents per a abordar els mesuraments de permitivitat. El primer article descriu un instrument versàtil, autònom i fàcil d'usar per a mesurar la permitivitat de materials dins de tubs. El disseny de la cavitat va aconseguir una excel·lent sensibilitat, i l'estudi de la xarxa d'acoblament va permetre la caracterització de materials de pèrdues baixes, moderades i altes amb una mateixa configuració. Aquest dispositiu inclou un reflectòmetre vectorial portàtil propi, la qual cosa el fa portàtil i assequible. Les característiques de l'instrument desenvolupat permeten un ús senzill per part de personal no especialitzat i proporcionen versatilitat en moltes situacions. La segona publicació presenta el disseny específic de una sonda coaxial d'extrem obert amb una major sensibilitat per a determinar la permitivitat de productes alimentaris d'altes pèrdues en funció de la temperatura a freqüències de RF. Aquest article destaca la importància de seleccionar la tècnica de mesurament més adequat, adaptada a l'entorn i a les particularitats del material, per a la determinació apropiada de la permitivitat. Els dos articles següents descriuen el desenvolupament i la utilització d'un microscopi de microones de camp pròxim amb resolució micromètrica per a determinar mapes de permitivitat de materials plans heterogenis a freqüències de microones. En tots dos treballs es descriuen els diferents elements que componen l'instrument del microscopi i les tècniques d'anàlisis per a determinar els valors de permitivitat a partir de les mesures dels paràmetres de la ressonància. En el primer treball es va emprar per primera vegada la tecnologia de microones en aplicacions contra la falsificació, obtenint la marca dielèctrica de la marca d'aigua d'un bitllet. A més, aquest estudi va demostrar la capacitat de l'energia de microones per a detectar marques ocultes darrere de capes dielèctriques o metàl·liques, la qual cosa obri noves possibilitats per al desenvolupament d'elements de seguretat òpticament opacs i impossibles de rastrejar per mitjans òptics. El segon estudi demostra la versatilitat d'aquest sistema per a determinar les propietats dielèctriques de materials plans heterogenis mesurant la resposta dielèctrica d'espècimens de roca. Els mètodes desenvolupats en aquesta tesi augmenten la cartera de sistemes de caracterització dielèctrica i poden ajudar a una àmplia gamma de sectors científics i industrials en les tasques de monitoratge i caracterització dielèctrica, fent aquests treballs més còmodes i accessibles. / [EN] Permittivity is a physical property of materials describing their behavior in the presence of an electromagnetic field. Microwave sensors can play an essential role in detecting, monitoring, or process control tasks as some physicochemical parameters of materials produce measurable changes in dielectric properties. Besides, microwave heating technology is gaining increasing relevance for the ecological transition and decarbonization of industrial processes, and permittivity is the essential parameter for the successful development of these new processes. Permittivity depends on many factors and thus, permittivity measurement methods must be adapted to the needs of the material and the measurement environment. The number of applications that require the monitoring or measurement of dielectric properties, the high dependencies of this magnitude under different conditions, and the need to make this technology available to a broader and less specialized user justify the development of this work. This thesis aims to develop new devices for the monitoring and characterization of dielectrics adapted to different environments, covering a wide range of materials' formats, shapes, and properties. The first two publications included in the thesis describe two different approaches to address permittivity measurements. The first paper describes a versatile, stand-alone, and easy-to-use instrument for measuring the permittivity materials inside tubes. The design of the cavity achieved an excellent sensitivity, and the study of the coupling network allowed the characterization of low, moderate, and high-loss materials with the same setup. This device included an in-house portable vector reflectometer, making it portable and cost-affordable. The features of the developed instrument allow straightforward use by non-specialized personnel and provide versatility in many situations. The second publication presents a specific open-ended coaxial design with increased sensitivity to determine the permittivity of lossy food products as a function of temperature at RF frequencies. This paper highlight the relevance of selecting the most suitable measurement technique, adapted to the environment and particularities of the material, for the appropriate determination of permittivity. The following two papers describe the development and use of a near-field scanning microwave microscope with micrometric resolution to determine permittivity maps of heterogeneous planar materials at microwave frequencies. The different elements comprising the microscope instrument and the analysis techniques to determine permittivity values from the resonance measurements were described throughout both works. In the first paper, microwave technology was employed for the first time in anti-counterfeiting applications by obtaining the dielectric mark of a banknote watermark. Besides, this study showed the ability of microwave energy to detect hidden marks behind dielectric or metallic layers, opening new possibilities for developing optically opaque security features untraceable by optical means. The second study demonstrates the versatility of this system in determining the dielectric properties of heterogeneous planar materials by measuring the dielectric response of rock specimens. The methods developed in this thesis dissertation increase the portfolio of dielectric characterization systems and can help a wide range of scientific and industrial sectors in dielectric monitoring and characterization tasks, making these works more convenient and accessible. / Financial support through the grant reference BES-2016-077296 of the call Convocatoria de las ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores de 2016 by Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) and by European Social Funds (ESF) of European Union is also gratefully acknowledged / Gutiérrez Cano, JD. (2022). Microwave Dielectrometry Adapted to Environments [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/186351 / Compendio