Thesis (M.S.)--Ohio University, March, 2009. / Title from PDF t.p. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2005. / Title from first page of PDF file. Document formatted into pages; contains xxiii, 261 p.; also includes graphics. Includes bibliographical references (p. 256-261). Available online via OhioLINK's ETD Center

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2004. / Supervisor: Ray T. Chen. Vita. Includes bibliographical references.

Um dos problemas da fabricação de protótipos de dispositivos fotônicos esta no controle dos vários parâmetros de construção. A utilização do laser de femtosegundo para a fabricação de dispositivos óticos esta cada vez mais comum devido as suas qualidades e propriedades. Com a utilizaçãao das instruções de programação e do laser de femtosegundo foi possível a alteração do índice de refração dos substratos de sodocálcico e de sílica fundida, tornando viável o guiamento em estruturas planas. Com estas estruturas de guiamento devidamente produzidas e caracterizadas, permitiu construir um acoplador direcional, mostrando a possibilidade de controle para fabricação de diversos dispositivos. / One of the problems of manufacturing prototypes of photonic devices that control the various parameters of construction. The utilization of the femtosecond laser for the fabrication of optical devices is increasingly common due to their qualities and properties. With the utilization of the instructions for programming and femtosecond laser was possible alteration of the index of refraction of the substrates of soda-lime and fused silica, making viable guiding in planar structures. With these guiding structures properly produced and characterized, it was possible to build a directional coupler, showing the possibility of control for the manufacture of various devices.

Este trabalho descreve a produção de dispositivos protótipos em vidro e fibras óticas utilizando exposição a um laser de femtosegundos. As estruturas são caracterizadas utilizando microscopia convencional e confocal. A capacidade de guiamento de luz é investigada acoplando uma fonte de laser na entrada da estrutura e medindo o perfil de campo próximo. Foram ainda fabricadas redes de Bragg em fibras óticas submetidas à tratamento térmico após a gravação, para obter redes regeneradas. Micro-usinagem em vidro seguido de ataque químico resultou em uma estrutura 3D formada por uma matriz interconectada. / This work describes the device prototiping with a femtosecond laser. The obtained structures are characterized by conventional and confocal microscopy. Hight guiding is verified by launching light and measuring the near field profile at the exit facet. Fiber Bragg grating where also recorded and heated to obtain regenerated gratings. Glass micromachining followed bt chemical etching resulted in a 3D structure made by an interconnected array of microchannels.

Um dos problemas da fabricação de protótipos de dispositivos fotônicos esta no controle dos vários parâmetros de construção. A utilização do laser de femtosegundo para a fabricação de dispositivos óticos esta cada vez mais comum devido as suas qualidades e propriedades. Com a utilizaçãao das instruções de programação e do laser de femtosegundo foi possível a alteração do índice de refração dos substratos de sodocálcico e de sílica fundida, tornando viável o guiamento em estruturas planas. Com estas estruturas de guiamento devidamente produzidas e caracterizadas, permitiu construir um acoplador direcional, mostrando a possibilidade de controle para fabricação de diversos dispositivos. / One of the problems of manufacturing prototypes of photonic devices that control the various parameters of construction. The utilization of the femtosecond laser for the fabrication of optical devices is increasingly common due to their qualities and properties. With the utilization of the instructions for programming and femtosecond laser was possible alteration of the index of refraction of the substrates of soda-lime and fused silica, making viable guiding in planar structures. With these guiding structures properly produced and characterized, it was possible to build a directional coupler, showing the possibility of control for the manufacture of various devices.

Este trabalho descreve a produção de dispositivos protótipos em vidro e fibras óticas utilizando exposição a um laser de femtosegundos. As estruturas são caracterizadas utilizando microscopia convencional e confocal. A capacidade de guiamento de luz é investigada acoplando uma fonte de laser na entrada da estrutura e medindo o perfil de campo próximo. Foram ainda fabricadas redes de Bragg em fibras óticas submetidas à tratamento térmico após a gravação, para obter redes regeneradas. Micro-usinagem em vidro seguido de ataque químico resultou em uma estrutura 3D formada por uma matriz interconectada. / This work describes the device prototiping with a femtosecond laser. The obtained structures are characterized by conventional and confocal microscopy. Hight guiding is verified by launching light and measuring the near field profile at the exit facet. Fiber Bragg grating where also recorded and heated to obtain regenerated gratings. Glass micromachining followed bt chemical etching resulted in a 3D structure made by an interconnected array of microchannels.

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T11:52:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peternella_FellipeGrillo_M.pdf: 1154928 bytes, checksum: 3baba2c7d322af524dd1a6e07ee0e918 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Desde as primeiras formulações em elementos finitos para o eletromagnetismo, os modos espúrios sempre foram um empecilho para a analise modal. Inicialmente, elementos nodais foram utilizados a fim de resolver a equação vetorial de onda no domínio da frequência. Naquele momento, os modos espúrios eram encontrados espalhados pelo espectro, o que dificultava a distinção entre soluções físicas e soluções espúrias. Anos mais tarde, o problema foi aparentemente resolvido pelo uso de elementos de aresta na equação vetorial de onda. Essa nova aproximação não eliminava por completo as soluções não físicas, apenas as confinava em torno do autovalor zero, o que não era problema na maioria das situações na analise modal. Recentemente, novas aplicações de elementos finitos no domínio do tempo resultaram em soluções instáveis, devido a presença dos modos espúrios em baixas frequências. Na década de 1990, Demkowicz[1], propôs uma formulação diferente em elementos finitos usando uma combinação da equação vetorial de onda com a condição do divergente de Gauss, que eliminou por completo os modos espúrios. O objetivo deste trabalho e analisar o impacto da condição de Gauss no FEM e entender como a mesma elimina os modos espúrios / Abstract: Since the earlier finite elements formulation for electromagnetics, spurious solutions have always plagued the modal analysis. Initially, nodal elements were employed to solve the vectorial wave equation in frequency domain. At that moment, the spurious modes could be found spread in frequency spectrum, and it was hard to distinguish between physical solutions and spurious ones. Some years later, this issue was apparently solved by using in the edge elements. This new approach does not completely eliminate non-physical solutions, but only confine them around to zero eigenvalue, which is not a problem in most of the situations in modal analysis. Recently, new applications of finite elements in time domain resulted to instable solution behavior, due to spurious modes at low frequencies. In the nineties, Demkowicz [1] proposed a different FEM formulation using a combination of vectorial wave equation and Gauss divergent equation, which definitely eliminates the spurious modes. The goal of this work is to analyze the impact of the Gauss condition in FEM and understand how it can eliminate spurious modes / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Millimeter-wave Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology presents itself as the most viable solution for the development of RF systems. It is a cost-e ective solution, suitable for mass production of such systems. Like planar circuits, SIW structures are compact, light weight and easy to fabricate. They also preserve some of the major advantages of metallic waveguides, namely, low loss, high quality factor and high power handling capabilities. In RF systems, rectangular waveguide horns have found various applications due to their exceptional radiation properties. From their simple construction, ease of ex- citation, usefulness and high gain, they are readily used as feed component in various RF systems, they also aid as the standardization for calibration and gain measure- ments of other high gain antennas. We are aware that, in an H-plane horn antenna, the rectangular waveguide is flared in the direction of the H-field. A large aperture in the H-plane presents the narrower half power beamwidth whereas a small aperture in the E-plane gives a wider beamwidth. In this research, the design of a SIW H- plane horn antenna with approximately symmetric half power beamwidths in both the E- and H-planes is proposed, using the commercially available electromagnetic field solver CST Microwave Studio to design and simulate proposed antenna characteristics and performance. Also, radiation patterns are analyzed and in order to validate the simulation results, measurements are performed on a fabricated prototype antenna. / Graduate

Orientador: Newton Cesário Frateschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:26:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barea_LuisAlbertoMijam_D.pdf: 8459370 bytes, checksum: 5dd565986711cb06cb24cf63d6d69372 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Sistemas fotônicos baseados em ressonadores na forma de anéis tem uma dependência fundamental dada pela relação estreita entre espaçamento espectral livre (Free Spectral Range, FSR), fator de qualidade total, Q, e o raio dos ressonadores, R. Nesta tese, nós quebramos esta dependência empregando moléculas fotônicas (Photonic Molecules, PMs) baseadas em múltiplos anéis internamente acoplados a um anel externo, que por sua vez está acoplado a um guia de onda. Aplicando o método de matriz de transferência (Transfer-Matrix Method, TMM) e programas robustos de simulação, nós projetamos três tipos de PMs baseada em uma plataforma de Silício-sobre-isolante (Silicon-on-Insulator, SOI). Este projeto mostrou que o acoplamento entre duas ou mais micro-cavidades ópticas, permite separações espectrais e hibridização dos modos quando as frequências ressonantes estão degeneradas nas cavidades, similar ao acoplamento fraco entre átomos. Estas PMs foram fabricadas com um processo convencional e compatível com a tecnologia CMOS, empregando uma Foundry, e suas caracterizações mostraram a emergência de dupletos, tripletos, quadrupletos e sextupletos de ressonâncias degeneradas, com alto Q e espaçamentos curtos, somente possíveis com anéis de algumas ordens de magnitude maiores em área. Estes resultados quebraram o paradigma da interdependência entre Q, FSR e R, evidenciando que é possível ter tempo de vida fotônico, espaçamento espectral e área independentes. As aplicações destas PMs em processamento de sinal óptico também foram demonstrados neste trabalho. Nós apresentamos o uso da molécula com dupleto de ressonâncias para extrair um sinal RF de 34.2 GHz, filtrando as bandas laterais de um sinal modulado. Também foi demonstrado que moduladores ópticos ultracompactos operando à 2.75 vezes acima do limite da largura de linha do ressonador pode ser obtido a partir da PM que apresenta um tripleto de ressonâncias, separadas de ~55 GHz. Finalmente, utilizando a molécula que permite obter um quadrupleto de ressonâncias, foi demonstrado a conversão de comprimento de onda totalmente óptico (multicasting) para quatro canais convertidos e separados de 40-60 GHz, utilizando apenas 1 mW de potência de controle / Abstract: Photonic systems based on microring resonators have a fundamental constraint given by the strict relationship among free spectral range (FSR), total quality factor (Q) and resonator size (R). In this thesis, we break this dependence employing CMOS compatible photonic molecules (PMs) based on multiple inner ring resonators coupled to an outer ring, which is coupled to a straight bus waveguide. Applying the transfer matrix method (TMM) and simulation robust programs, we project three types of PM based on scalable silicon-on-insulator (SOI) platform. This project shows that the coupling between two or more optical micro-cavities, allows spectral splitting and hybridization of the modes when the resonant frequencies are degenerated in the cavities, similar to weak coupling between atoms. These PMs were fabricated in a conventional CMOS Foundry and your characterization shows the emergence of doublet, triplet, quadruplet and sextuplet of degenerated resonances, with high-Q and close-spaced, only achievable with single-ring orders of magnitude larger in footprint. These results break the paradigm of the interdependence between Q, FSR and R, evidencing that is possible to have photonic lifetime, spectral spacing and footprint independents. The applications of these PMs in optical processing signal were also demonstrate in this work. We demonstrate the use of the doublet splitting for 34.2 GHz RF signal extraction by filtering the sidebands of a modulated optical signal. We also demonstrate that very compact optical modulators operating 2.75 times beyond its resonator linewidth limit may be obtained using the PM triplet splitting, with separation of ~ 55 GHz. Finally, using the quadruplet of resonances, we demonstrate four-channel all-optical wavelength multicasting using only 1 mW of control power, with converted channel spacing of 40-60 GHz / Doutorado / Física / Doutor em Ciências