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Precision absolute frequency laser spectroscopy of argon II in parallel and antiparallel geometry using a frequency comb for calibrationLioubimov, Vladimir 14 January 2010 (has links)
A collinear fast ion beam laser apparatus was constructed and tested. It will be used
on-line to the SLOW RI radioactive beam facility in RIKEN (Japan) and as in the
present experiment for precision absolute frequency measurements of astrophysically
important reference lines. In the current work we conducted absolute measurements
of spectral lines of Ar ions using parallel and antiparallel geometries. To provide
a reference for the laser wavelength iodine saturation spectroscopy was used. The
precision of this reference was enhanced by simultaneously observing the beat node
between the spectroscopy laser and the corresponding mode of a femtosecond laser
frequency comb.
When performing collinear and anticollinear measurements simultaneously for
the laser induced fluorescence, the exact relativistic formula for the transition
frequency v0 = pvcoll � vanticoll can be applied. In this geometry ion source instabilities
due to pressure and anode voltage fluctuation are minimized.
The procedure of fluorescence lineshapes fitting is discussed and the errors
in the measurements are estimated. The result is v0 = 485, 573, 619.7 � 0.3MHz
corresponding to (delta v)/v = 6 � 10?10 and is an improvement of two orders of magnitude
over the NIST published value.
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Otimização da síntese do projeto de atuadores MEMS baseados em deformação elástica e estrutura comb-drive / Optimization design synthesis of MEMS actuators based on elastic deformation and comb-drive structureReimbold, Manuel Martín Pérez January 2008 (has links)
MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) é um microsistema invasivo, intermediador e interativo que se desenvolve de forma inteligente, versátil e eficiente. Entretanto, a interatividade, característica que o torna altamente atrativo e suas qualidades de leveza, invisibilidade, economia quanto a consumo de energia, robustez e alta confiabilidade são foco de investigação. Através da obtenção dos parâmetros característicos muitos desses aspectos podem ser otimizados. Conseqüentemente, este trabalho se propõe obter os parâmetros característicos necessários ao modelo matemático de atuadores MEMS, baseados em deformação elástica e dinâmica combdrive, de forma a descrever com precisão o comportamento linear destes em nível de sistema. Os parâmetros característicos de MEMS podem ser extraídos no próprio simulador, ou identificados através da manipulação dos dados dos sinais de entrada e saída obtidos na execução de testes modais sobre o protótipo. Quando a identificação é determinística, utiliza sinais de excitação que obedecem a uma boa relação sinal-ruído (SNR-Signal-Noise Rate). Quando a identificação é estocástica utiliza sinais de excitação misturados com ruído. Essas duas formas de identificação podem ser interpretadas como os dois extremos de identificação. A rigor, qualquer procedimento que não esteja em nenhum desses extremos pode ser denominado de identificação “caixa-cinza”. Dessa forma, a proposta deste trabalho investigativo consiste em utilizar a identificação “caixa cinza” para obter os parâmetros característicos dos atuadores eletromecânicos MEMS combinando as vantagens dos procedimentos determinísticos e estocásticos. Sob este propósito, foi feita revisão das propriedades da matéria, conceituação de atuadores, compreensão da visão bottom-up e, finalmente, estudo de modelos estocásticos com entradas exógenas ARX (Autoregressive with Exogenous Inputs) e uso de estimadores recursivos, Mínimos Quadrado e Variável Instrumental. A comparação dos resultados do modelo determinístico produzido através de FEM/BEM permite testar o desempenho entre dois modelos de índoles diferentes. Os resultados obtidos após a coleta de dados, a escolha da representação matemática, a determinação da estrutura do modelo, a estimação dos parâmetros e a validação do modelo das três tipologias de atuadores desenvolvidos: pontes simples, ponte dupla e dobradiça dupla permitem identificar os parâmetros característicos com erro quadrático médio menor a 1% e validar esses parâmetros num período não maior a 0,5s. Os resultados se mostram altamente satisfatórios, tornando este trabalho uma contribuição científica à síntese de MEMS em nível de sistemas. / MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) is an invasive, intermediator and interactive small size system that develops in an intelligent, versatile and efficient way. However, the interactivity, feature that makes the system highly attractive and its qualities of lightness, invisibility, economy with regard to power consumption, robustness and high reliability are the focus of research. By obtaining the characteristic parameters many of these aspects can be optimized. Therefore, this study proposes to obtain the characteristic parameters necessary for the mathematical model for MEMS actuators, based on elastic deformation and dynamic comb-drive in order to accurately describe the linear behavior in level system. The characteristic parameters of MEMS can be extracted in the own simulator or identified through the manipulation of input and output data signals obtained in the execution of modal tests on the prototype. When the identification is deterministic, it uses the excitation signals that follow a good signal noise rate (SNR). When the identification is stochastic it uses excitation signals mixed with noise. These two forms of identification can be interpreted as the two extremes of the identification. Strictly speaking, any procedure that is not in any of these extremes may be called the "gray-box" identification. Thus, the propose of this research work consists of using the “gray-box” identification to obtain the characteristic parameters of the MEMS electro-mechanical actuators combining the advantages of the deterministic and stochastic procedures. Under this purpose, it was made revision of the matter features, conceptualization of the actuators, comprehension of the bottom-up vision and, finally, study of the stochastic models with autoregressive exogenous inputs (ARX) and the use of recursive estimators, Least Square and Instrumental Variable. The comparison of results of the deterministic model generated by FEM / BEM, allows testing the performance between two models of different kinds. The results obtained after the data collection, the choice of mathematical representation, the determination of the structure of the model, the estimation of the parameters and validation of the model of three actuators topologies developed (simple bridges, double bridge and double hinge) that permit to identify the parameters with a average quadratic error minor than 1% and to validate these parameters in a period not more than 0.5s. The results show highly satisfactory, becoming this work a scientific contribution to MEMS synthesis at system levels.
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Quantum theory of conditional phonon states in a dual-pumped Raman optical frequency combMondloch, Erin 27 September 2017 (has links)
In this work, we theoretically and numerically investigate nonclassical phonon states created in the collective vibration of a Raman medium by the generation of a dual-pumped Raman optical frequency comb in an optical cavity. This frequency comb is generated by cascaded Raman scattering driven by two phase-locked pump lasers that are separated in frequency by three times the Raman phonon frequency. We characterize the variety of conditioned phonon states that are created when the number of photons in all optical frequency modes except the pump modes are measured. Almost all of these conditioned phonon states are extremely well approximated as three-phonon-squeezed states or Schrödinger-cat states, depending on the outcomes of the photon number measurements. We show how the combinations of first-, second-, and third-order Raman scattering that correspond to each set of measured photon numbers determine the fidelity of the conditioned phonon state with model three-phonon-squeezed states and Schrödinger-cat states. All of the conditioned phonon states demonstrate preferential growth of the phonon mode along three directions in phase space. That is, there are three preferred phase values that the phonon state takes on as a result of Raman scattering. We show that the combination of Raman processes that produces a given set of measured photon numbers always produces phonons in multiples of three. In the quantum number-state representation, these multiples of three are responsible for the threefold phase-space symmetry seen in the conditioned phonon states.
With a semiclassical model, we show how this three-phase preference can also be understood in light of phase correlations that are known to spontaneously arise in single-pumped Raman frequency combs. Additionally, our semiclassical model predicts that the optical modes also grow preferentially along three phases, suggesting that the dual-pumped Raman optical frequency comb is partially phase-stabilized.
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Otimização da síntese do projeto de atuadores MEMS baseados em deformação elástica e estrutura comb-drive / Optimization design synthesis of MEMS actuators based on elastic deformation and comb-drive structureReimbold, Manuel Martín Pérez January 2008 (has links)
MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) é um microsistema invasivo, intermediador e interativo que se desenvolve de forma inteligente, versátil e eficiente. Entretanto, a interatividade, característica que o torna altamente atrativo e suas qualidades de leveza, invisibilidade, economia quanto a consumo de energia, robustez e alta confiabilidade são foco de investigação. Através da obtenção dos parâmetros característicos muitos desses aspectos podem ser otimizados. Conseqüentemente, este trabalho se propõe obter os parâmetros característicos necessários ao modelo matemático de atuadores MEMS, baseados em deformação elástica e dinâmica combdrive, de forma a descrever com precisão o comportamento linear destes em nível de sistema. Os parâmetros característicos de MEMS podem ser extraídos no próprio simulador, ou identificados através da manipulação dos dados dos sinais de entrada e saída obtidos na execução de testes modais sobre o protótipo. Quando a identificação é determinística, utiliza sinais de excitação que obedecem a uma boa relação sinal-ruído (SNR-Signal-Noise Rate). Quando a identificação é estocástica utiliza sinais de excitação misturados com ruído. Essas duas formas de identificação podem ser interpretadas como os dois extremos de identificação. A rigor, qualquer procedimento que não esteja em nenhum desses extremos pode ser denominado de identificação “caixa-cinza”. Dessa forma, a proposta deste trabalho investigativo consiste em utilizar a identificação “caixa cinza” para obter os parâmetros característicos dos atuadores eletromecânicos MEMS combinando as vantagens dos procedimentos determinísticos e estocásticos. Sob este propósito, foi feita revisão das propriedades da matéria, conceituação de atuadores, compreensão da visão bottom-up e, finalmente, estudo de modelos estocásticos com entradas exógenas ARX (Autoregressive with Exogenous Inputs) e uso de estimadores recursivos, Mínimos Quadrado e Variável Instrumental. A comparação dos resultados do modelo determinístico produzido através de FEM/BEM permite testar o desempenho entre dois modelos de índoles diferentes. Os resultados obtidos após a coleta de dados, a escolha da representação matemática, a determinação da estrutura do modelo, a estimação dos parâmetros e a validação do modelo das três tipologias de atuadores desenvolvidos: pontes simples, ponte dupla e dobradiça dupla permitem identificar os parâmetros característicos com erro quadrático médio menor a 1% e validar esses parâmetros num período não maior a 0,5s. Os resultados se mostram altamente satisfatórios, tornando este trabalho uma contribuição científica à síntese de MEMS em nível de sistemas. / MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) is an invasive, intermediator and interactive small size system that develops in an intelligent, versatile and efficient way. However, the interactivity, feature that makes the system highly attractive and its qualities of lightness, invisibility, economy with regard to power consumption, robustness and high reliability are the focus of research. By obtaining the characteristic parameters many of these aspects can be optimized. Therefore, this study proposes to obtain the characteristic parameters necessary for the mathematical model for MEMS actuators, based on elastic deformation and dynamic comb-drive in order to accurately describe the linear behavior in level system. The characteristic parameters of MEMS can be extracted in the own simulator or identified through the manipulation of input and output data signals obtained in the execution of modal tests on the prototype. When the identification is deterministic, it uses the excitation signals that follow a good signal noise rate (SNR). When the identification is stochastic it uses excitation signals mixed with noise. These two forms of identification can be interpreted as the two extremes of the identification. Strictly speaking, any procedure that is not in any of these extremes may be called the "gray-box" identification. Thus, the propose of this research work consists of using the “gray-box” identification to obtain the characteristic parameters of the MEMS electro-mechanical actuators combining the advantages of the deterministic and stochastic procedures. Under this purpose, it was made revision of the matter features, conceptualization of the actuators, comprehension of the bottom-up vision and, finally, study of the stochastic models with autoregressive exogenous inputs (ARX) and the use of recursive estimators, Least Square and Instrumental Variable. The comparison of results of the deterministic model generated by FEM / BEM, allows testing the performance between two models of different kinds. The results obtained after the data collection, the choice of mathematical representation, the determination of the structure of the model, the estimation of the parameters and validation of the model of three actuators topologies developed (simple bridges, double bridge and double hinge) that permit to identify the parameters with a average quadratic error minor than 1% and to validate these parameters in a period not more than 0.5s. The results show highly satisfactory, becoming this work a scientific contribution to MEMS synthesis at system levels.
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Otimização da síntese do projeto de atuadores MEMS baseados em deformação elástica e estrutura comb-drive / Optimization design synthesis of MEMS actuators based on elastic deformation and comb-drive structureReimbold, Manuel Martín Pérez January 2008 (has links)
MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) é um microsistema invasivo, intermediador e interativo que se desenvolve de forma inteligente, versátil e eficiente. Entretanto, a interatividade, característica que o torna altamente atrativo e suas qualidades de leveza, invisibilidade, economia quanto a consumo de energia, robustez e alta confiabilidade são foco de investigação. Através da obtenção dos parâmetros característicos muitos desses aspectos podem ser otimizados. Conseqüentemente, este trabalho se propõe obter os parâmetros característicos necessários ao modelo matemático de atuadores MEMS, baseados em deformação elástica e dinâmica combdrive, de forma a descrever com precisão o comportamento linear destes em nível de sistema. Os parâmetros característicos de MEMS podem ser extraídos no próprio simulador, ou identificados através da manipulação dos dados dos sinais de entrada e saída obtidos na execução de testes modais sobre o protótipo. Quando a identificação é determinística, utiliza sinais de excitação que obedecem a uma boa relação sinal-ruído (SNR-Signal-Noise Rate). Quando a identificação é estocástica utiliza sinais de excitação misturados com ruído. Essas duas formas de identificação podem ser interpretadas como os dois extremos de identificação. A rigor, qualquer procedimento que não esteja em nenhum desses extremos pode ser denominado de identificação “caixa-cinza”. Dessa forma, a proposta deste trabalho investigativo consiste em utilizar a identificação “caixa cinza” para obter os parâmetros característicos dos atuadores eletromecânicos MEMS combinando as vantagens dos procedimentos determinísticos e estocásticos. Sob este propósito, foi feita revisão das propriedades da matéria, conceituação de atuadores, compreensão da visão bottom-up e, finalmente, estudo de modelos estocásticos com entradas exógenas ARX (Autoregressive with Exogenous Inputs) e uso de estimadores recursivos, Mínimos Quadrado e Variável Instrumental. A comparação dos resultados do modelo determinístico produzido através de FEM/BEM permite testar o desempenho entre dois modelos de índoles diferentes. Os resultados obtidos após a coleta de dados, a escolha da representação matemática, a determinação da estrutura do modelo, a estimação dos parâmetros e a validação do modelo das três tipologias de atuadores desenvolvidos: pontes simples, ponte dupla e dobradiça dupla permitem identificar os parâmetros característicos com erro quadrático médio menor a 1% e validar esses parâmetros num período não maior a 0,5s. Os resultados se mostram altamente satisfatórios, tornando este trabalho uma contribuição científica à síntese de MEMS em nível de sistemas. / MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) is an invasive, intermediator and interactive small size system that develops in an intelligent, versatile and efficient way. However, the interactivity, feature that makes the system highly attractive and its qualities of lightness, invisibility, economy with regard to power consumption, robustness and high reliability are the focus of research. By obtaining the characteristic parameters many of these aspects can be optimized. Therefore, this study proposes to obtain the characteristic parameters necessary for the mathematical model for MEMS actuators, based on elastic deformation and dynamic comb-drive in order to accurately describe the linear behavior in level system. The characteristic parameters of MEMS can be extracted in the own simulator or identified through the manipulation of input and output data signals obtained in the execution of modal tests on the prototype. When the identification is deterministic, it uses the excitation signals that follow a good signal noise rate (SNR). When the identification is stochastic it uses excitation signals mixed with noise. These two forms of identification can be interpreted as the two extremes of the identification. Strictly speaking, any procedure that is not in any of these extremes may be called the "gray-box" identification. Thus, the propose of this research work consists of using the “gray-box” identification to obtain the characteristic parameters of the MEMS electro-mechanical actuators combining the advantages of the deterministic and stochastic procedures. Under this purpose, it was made revision of the matter features, conceptualization of the actuators, comprehension of the bottom-up vision and, finally, study of the stochastic models with autoregressive exogenous inputs (ARX) and the use of recursive estimators, Least Square and Instrumental Variable. The comparison of results of the deterministic model generated by FEM / BEM, allows testing the performance between two models of different kinds. The results obtained after the data collection, the choice of mathematical representation, the determination of the structure of the model, the estimation of the parameters and validation of the model of three actuators topologies developed (simple bridges, double bridge and double hinge) that permit to identify the parameters with a average quadratic error minor than 1% and to validate these parameters in a period not more than 0.5s. The results show highly satisfactory, becoming this work a scientific contribution to MEMS synthesis at system levels.
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Desentrelaçamento de vídeo com suporte de um detector de efeito feathering e de um índice de concentração de artefatos / Video de-interlacing with support from a feathering effect detector and an artifact concentration indexAndré Luis Martins 27 February 2018 (has links)
Este trabalho apresenta uma nova solução para conversão de campos de vídeo entrelaçado em quadros progressivos, processo conhecido como desentrelaçamento. Os algoritmos de desentrelaçamento \"estado da arte\", na tentativa de evitar a geração de artefatos de vídeo do tipo \"efeito feathering\", tendem a gerar borramento e degradar a qualidade da imagem. O objetivo é melhorar a qualidade dos quadros produzidos pelo processo de desentrelaçamento pela combinação de dois processos já existentes, sendo um deles do tipo intracampo e outro do tipo intercampos. A estratégia proposta se baseia na identificação de artefatos gerados por um processo de desentrelaçamento intercampos, com suporte de um detector de artefatos do tipo \"efeito feathering\" e da análise dos dados gerados por este detector utilizando um \"índice de aglomeração de artefatos\", que neste trabalho foi denominado Spot Index. As regiões afetadas pelo efeito feathering são identificadas e substituídas pelas regiões equivalentes extraídas de um quadro gerado por um método intracampo, normalmente pouco afetado por feathering. Os testes demonstraram que a estratégia proposta é capaz de produzir quadros desentrelaçados com maior qualidade visual do que a obtida com um único tipo de método aplicado de modo global, pois é capaz de explorar, extrair e combinar as qualidades de cada método. Uma avaliação estatística de hipóteses demonstrou que a estratégia proposta traz vantagens consideráveis em relação às técnicas aplicadas de modo global. / This work presents a new solution for converting interlaced video fields into progressive frames, a process known as video deinterlacing. Current state-of-the-art de-interlacing algorithms, in an attempt to avoid the generation of feathering effect video artifacts, tend to generate blurring and degrade image quality. The objective is to improve the quality of the frames produced by the de-interlacing process by combining two existing processes, one of them being intra-field and the other an inter-field type. The proposed strategy is based on the identification of artifacts generated by an inter-field deinterlacing process, supported by a \"feathering effect\" artifact detector and the analysis of the data generated by this detector using an \"agglomeration index of artifacts\", which in this work was called \"Spot Index\". The regions affected by the feathering effect are identified and replaced by the equivalent regions extracted from a frame produced by an intra-field process known as \"Edge-based Line Averaging\" (ELA). Tests have demonstrated that the proposed strategy is able to produce deinterlaced frames with higher quality than the one obtained with a single type of method applied in a global way, because it is able to explore, extract and combine the qualities of each method. A statistical evaluation of hypotheses has shown that the proposed strategy brings considerable advantages over globally applied deinterlacing techniques.
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Ctenóforos da costa brasileira: considerações taxonômicas e biológicas / On the systematics and biology of the ctenophores from Brazilian coastOtto Muller Patrão de Oliveira 23 August 2007 (has links)
O filo Ctenophora tem sido negligenciado em estudos faunísticos e ecológicos no Brasil. São escassos os registros de espécies e pouco se sabe sobre a distribuição e abundância destes animais em águas brasileiras. Muito dessa falta de informações sobre o grupo se deve às dificuldades em se coletar e preservar espécimes. O presente estudo consistiu em um esforço no sentido de se conhecer um pouco mais sobre os ctenóforos, nos âmbitos faunístico, taxonômico e ecológico. A tese foi dividida em seis capítulos: o primeiro faz uma introdução ao estudo dos Ctenophora; o segundo traz descrições das sete espécies que ocorrem no Canal de São Sebastião; o terceiro traz uma chave de identificação para as treze espécies registradas para a costa brasileira, incluindo um glossário de termos específicos; o quarto aborda o problema taxonômico relativo ao ctenóforo Mnemiopsis leidyi, apresentando uma solução para tal; o quinto contempla a biologia populacional de M. leidyi na costa brasileira, a questão do impacto predatório da espécie em diversas regiões do mundo e sua recente introdução nos mares do Norte e Báltico; o último apresenta considerações gerais sobre os resultados dos capítulos anteriores. Desta forma, procurei abordar diversos aspectos da taxonomia e biologia dos ctenóforos presentes na costa brasileira e espero, assim, ter conseguido efetuar algum avanço no conhecimento deste grupo, ainda muito carente de estudos no Brasil e no mundo. / The phylum Ctenophora is pour studied in Brazil. Species records for the Brazilian coast are scarce in the literature. The distribution patterns and abundance of ctenophores in the region are almost unknown. The scarcity of data aims mostly to the difficulties in collecting and preserving specimens. This study consisted in an effort to increase knowledge on the faunistics, taxonomy and ecology of the ctenophores from Brazilian waters. Dissertation was divided in six chapters. The first on introduces the Ctenophora study. The second presents description of the seven species found in the São Sebastião Channel. The third chapter is an identification key to the species reported for the Brazilian coast, with a glossary on specific terms. The fourth regards the taxonomical problem of Mnemiopsis leidyi and suggests a solution for it. The fifth presents the population biology of M. leidyi from the Brazilian coast, the predatory impact of the species in several areas of the world and its recent introduction in the North and Baltic seas. The last chapter summarizes the final conclusions of the previous chapters. Thus, in hope of fulfilling a gap on these animals knowledge, I tried to contemplate several aspects of taxonomy and biology of the ctenophore species from the Brazilian coast.
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Probing Intracavity Plasma Dynamics with Higher-Order Transverse ModesGoodell, Brian Carpenter, Goodell, Brian Carpenter January 2017 (has links)
Extreme ultraviolet (XUV) frequency combs exhibit promise for enabling high-precision spectroscopic measurements of myriad chemical species for the first time. Coherent XUV radiation can be generated through high harmonic generation (HHG) in femtosecond enhancement cavities. HHG efficiency is limited by nonlinear phase shifts induced by residual intracavity plasma. The goal of this work is to gain insight regarding plasma dynamics in order to allay the detrimental effects of plasma interactions. Our approach is to conduct simulations of cavity pump-probe experiments by probing with higher-order transverse modes. We propose methods for estimating spatial plasma profiles, gas jet velocities, and the plasma recombination coefficient based on measurements of plasma-induced phase shifts. Beam distortion due to plasma interaction is analyzed and used as another reference for plasma dynamics.
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Implementation of continuous filtering frequency comb Vernier spectroscopy for continuous acquisition of spectra in a flameEdlund, Adam January 2017 (has links)
In this project laser absorption spectroscopy was performed on a flame in a Fabry-Pérot cavity, using an optical frequency comb. Optical frequency comb spectroscopy is a technique that allows broadband ultra-sensitive detection of molecular species in gas phase. Optical frequency combs are generated by femtosecond mode-locked lasers, which generate short pulses and whose spectrum consists of a comb of sharp laser lines covering a broad spectral range. Doing spectroscopy with optical frequency combs can hence be compared to measurements with thousand of synchronised continuous wave lasers simultaneously, which enables broadband sensitive measurements in short acquisition times. A Vernier spectrometer uses the filtering ability of the cavity to allow sequential transmission of parts of the frequency comb spectrum. Its technical simplicity and robustness make it a good candidate for measuring in turbulent environments. The aim of the project was to implement continuous-filtering Vernier spectroscopy in a setup for measuring absorption spectra in air and in a flame. This was done by using an Er:fiber femtosecond laser emitting in the near-infrared wavelength range and a Fabry-Pérot cavity containing the flame. The cavity, which consists of two highly reflective mirrors, lets the light of the comb interact with the molecules in the flame for each of the many round-trips it perform; thus increasing the sensitivity to absorption. An active locking mechanism was implemented to stabilize the coupling of the optical frequency comb to the cavity. The locking allowed multiple measurements to be averaged which reduced noise. A galvanometer scanner was added to the system which was used to measure a broad part of the comb spectrum. Hot water absorption lines were detected in the swept comb spectrum and a candidate absorption peak for OH absorption was recorded. The spectrometer today has opportunities for improvements. A frequency calibration should be implemented which is essential for making estimates of reactant/product concentrations in combustion processes.
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Pentes de frequências ópticas baseados em moduladores eletro-ópticos e fibras altamente não lineares / Optical frequency comb based in electro-optic modulators and highly nonlinear fibersSaquinaula Brito, José Luis, 1981- 10 August 2015 (has links)
Orientadores: Flávio Caldas da Cruz, Paulo Clóvis Dainese Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-28T22:50:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1
SaquinaulaBrito_JoseLuis_M.pdf: 4387885 bytes, checksum: 7b7c41672acbabf5abc5b7c398df00c0 (MD5)
Previous issue date: 2015 / Resumo: Nos últimos 15 anos os pentes de frequências ópticas baseados em lasers de femtossegundos representaram uma revolução na área de metrología e medidas de precisão, permitindo medir diretamente frequências de várias centenas de THz assim como posibilitando o advento de relógios atômicos ópticos. Estes pentes também têm encontrado importantes aplicações em outras áreas da Física, tais como espectroscopia de alta resolução e precisão, geração de altos harmônicos na região da ultravioleta e raios X moles, ou até na procura de exoplanetas através da calibração de espectrômetros astrofísicos. Neste trabalho, estudamos a geração de pentes de frequências ópticas baseados em moduladores eletro-ópticos e fibras altamente não lineares, com o objetivo de implementar novas configurações, alternativas aos pentes baseados em lasers de femtossegundos. Um objetivo é implementar pentes com a maior largura de banda possível que ao mesmo tempo preservem alta coerência entre as frequências geradas, aproveitando componentes comercialmente disponíveis, desenvolvidos para comunicações ópticas na região espectral de 1550 nm. Buscamos implementar dois tipos de pentes de frequências ópticas. Um deles usa um modulador eletro-óptico e gera um pente com pequena largura de banda (10 nm) e espaçamento entre frequências de 25 GHz. O outro pente, gerado com base em fenômenos não lineares em fibras ópticas, fornece maior largura de banda (270 nm) com espaçamento entre frequências de 776 GHz. No caso do pente de frequências gerado pelo modulador (pente eletro-óptico), o processo é devido ao fenômeno eletro-óptico (efeito Pockels) dentro de um cristal de Niobato de Lítio que também forma uma cavidade óptica ressonante. Utilizamos um laser semicondutor contínuo e de frequência única em 1550 nm para gerar um pente (eletro-óptico) com largura espectral de 10 nm com espaçamento de 25 GHz entre as frequências. O outro pente de frequências ópticas é baseado na criação em cascata de produtos da mistura de quatro ondas produzidos a partir de dois lasers semicondutores contínuos, que foram utilizados tanto em onda contínua (cw) ou pulsados, i.e., com modulação de amplitude. Obtivemos espectros com largura de 269 nm (1431 nm ¿ 1700 nm) e espaçamento entre linhas de 6.3 nm (776 GHz). Finalmente, foi alargado o espectro do pente de frequências ópticas gerado pelo modulador eletro-óptico ao usar fibras altamente não lineares. O espectro obtido apresentaram um alargamento modesto, com largura de 23 nm e separação de 25 GHz entre as frequências / Abstract: In the last 15 years, optical frequency combs based on femtosecond lasers have represented a revolution in the area of metrology and precision measurements, making it possible to directly measure frequencies of several hundred terahertz, and affording the advent of optical atomic clocks. These frequency combs today are used in important applications in other areas of Physics, such as high resolution and accuracy spectroscopy, generation of high harmonics in the ultraviolet and soft X-rays region, or even in the search of exoplanets through calibration of Astrophysics spectrometers. In this work, we study the generation of optical frequency combs based on electro-optic modulators and highly nonlinear fibers, with the goal of implementing new configurations, which can be alternative to frequency combs based on femtosecond lasers. One particular goal is to implement frequency combs with the largest possible bandwidth, while still preserving the coherence between the generated frequencies, and taking advantage of commercially available components developed for optical communications, in the 1550 nm spectral region. We were interested in implement two types of optical frequency combs. One of them uses an electro-optical modulator and generates a frequency comb with small bandwidth (10 nm) and 25 GHz frequency spacing. The other comb, generated by nonlinear phenomena in optical fibers, provides greater bandwidth (270 nm) with a frequency spacing of 776 GHz. In the case of the frequency comb generated by the modulator (electro-optical comb), the process is due to the electro-optical phenomenon (Pockels effect) within a Lithium Niobate crystal which also forms a resonant optical cavity. We use a continuous-wave, single frequency semiconductor laser at 1550 nm to generate a frequency comb with a spectral width of 10 nm and 25 GHz frequency spacing. The other optical frequency comb is based on the creation of cascaded four-wave mixing products, produced from two continuous semiconductor lasers that were used both in continuous-wave (cw) or pulsed operation, i.e., with amplitude modulation.We obtained spectra with a width of 269 nm (1431 nm - 1700 nm) and line spacing of 6.3 nm (776 GHz). Finally, we combined both combs by using the highly nonlinear fiber to expand the optical comb spectrum generated by the electro-optical modulator. The resulting spectra showed a modest broadening, with a width of 23 nm and 25 GHz separation between frequencies / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1186840 / 134295/2013-7 / CAPES / CNPQ
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