Neste projeto foram desenvolvidos elementos ópticos difrativos fabricados em vidro óptico com modulação de fase, elementos fabricados em silício e em Diamond Like Carbon (carbono tipo diamante) com modulação completa de fase e amplitude. O vidro óptico começa a transmitir em 277 nm (ultravioleta) e vai até o infravermelho próximo (2200 nm) da mesma maneira que o Diamond Like Carbon (que começa a transmitir em 330 nm). Já o silício é um material que começa a transmitir no infravermelho próximo (em torno de 980 nm) e vai até o infravermelho médio (16000 nm). Tanto para o Diamond Like Carbon como para o vidro óptico, optou-se por desenvolver dispositivos que operem para um comprimento de onda de 632,8 nm. Já os elementos ópticos difrativos baseados em silício foram fabricados para operar em 2 comprimentos de onda: 1550 nm e 10600 nm. Para os dispositivos fabricados, foram utilizadas etapas de limpeza de substrato, de deposição de filmes, de litografia e de corrosão úmida e por plasma. A etapa de corrosão por plasma foi o principal objeto de estudo do processo de fabricação com o intuito de otmilizá-la. Foram feitos estudos de taxa de corrosão dos materiais com diferentes composições gasosas com a finalidade de se encontrar os parâmetros mais adequados para otimizar a fabricação dos dispositivos. As melhores condições de processo para o vidro corroído com plasma de CF4 são pressão de 100 mTorr e potência de 400 W, para o Diamond Like Carbon corroído com plasma de O2, pressão de 25 mTorr e potência de 50 W e para o silício corroído com plasma de SF6 os parâmetros são pressão de 100 mTorr e potência de 150 W. Análises ópticas dos elementos, fabricados com esses processos foram realizadas. Na análise óptica dos dispositivos de vidro com dois e quatro níveis de modulação de fase ficou evidente que os elementos ópticos apresentaram bom desempenho devido à uniformidade da intensidade da luz projetada nas imagens e da baixa intensidade do ponto de ordem zero, além das imagens estarem bem focadas e definidas. Para os dispositivos fabricados em Diamond Like Carbon foram formadas imagens bem definidas e focadas. Em uma análise óptica da rugosidade RMS dos filmes finos de Diamond Like Carbon através da obtenção da Reflectância Total e da Reflectância Difusa, foi encontrado um valor de 18,8 nm, o qual se encontra bem abaixo do limite de 63 nm, o que faz com que o dispositivo gere uma imagem otimizada. / In this project it has been manufactured diffractive optical elements in three materials, optical glass, Diamond Like Carbon (DLC) and silicon. These elements were applied in phase modulation devices. The extra advantage of silicon and DLC were the amplitude modulation in visible and ultra-violet spectra respectively. The optic glass starts to transmit at the wavelength 277 nm (UV light) and goes till the near infrared in the same way that the Diamond Like Carbon (that starts to transmit in 330 nm). Silicon is a material that starts to transmit in the near infrared (980 nm) and goes till the middle infrared (16000 nm). Both, DLC and optic glass, was opted to developing devices that operate for a 632,8 nm wavelength. Diffractive Optical Elements silicon based had been manufactured to operate in two wavelengths: 1550 nm and 10600 nm. For the manufactured diffractive optical elements, were used process stages of substrate cleanness, films deposition, lithography and hybrid wet and dry plasma etching. The plasma etching stage was the most studied manufacturing process, aiming of optimized it. For this, some studies of materials etching rate with different gases were made with the purpose to find the more adequate parameters of Radio Frequency power and pressure to reduce the process time to obtain the necessary thickness and low surface roughness. The best conditions of plasma etching process were 100 mTorr pressure and Radio Frequency power of 400 W for the glass, 25 mTorr pressure and Radio Frequency power 50 W for the Diamond Like Carbon and the parameters are 100 mTorr pressure and Radio Frequency power 150 W for silicon. Optical analyses of the diffractive optical elements manufactured with these processes had been realized. In the optical analysis of the glass devices with two and four levels of phase modulation was evident that the optic elements had good performance due to uniformity of the projected light intensity in the images and low intensity of the zero order spot, as well the images are focused and defined. For elements manufactured in Diamond Like Carbon, defined and well-focused images had been formed. In an optic analysis of Diamond Like Carbon thin films RMS roughness through the Total Reflectance and the Diffuse Reflectance, was found a value of 18,8 nm roughness, which is below 63 nm limit, what do that the EOD generates an optimized image.

Neste projeto foram desenvolvidos elementos ópticos difrativos fabricados em vidro óptico com modulação de fase, elementos fabricados em silício e em Diamond Like Carbon (carbono tipo diamante) com modulação completa de fase e amplitude. O vidro óptico começa a transmitir em 277 nm (ultravioleta) e vai até o infravermelho próximo (2200 nm) da mesma maneira que o Diamond Like Carbon (que começa a transmitir em 330 nm). Já o silício é um material que começa a transmitir no infravermelho próximo (em torno de 980 nm) e vai até o infravermelho médio (16000 nm). Tanto para o Diamond Like Carbon como para o vidro óptico, optou-se por desenvolver dispositivos que operem para um comprimento de onda de 632,8 nm. Já os elementos ópticos difrativos baseados em silício foram fabricados para operar em 2 comprimentos de onda: 1550 nm e 10600 nm. Para os dispositivos fabricados, foram utilizadas etapas de limpeza de substrato, de deposição de filmes, de litografia e de corrosão úmida e por plasma. A etapa de corrosão por plasma foi o principal objeto de estudo do processo de fabricação com o intuito de otmilizá-la. Foram feitos estudos de taxa de corrosão dos materiais com diferentes composições gasosas com a finalidade de se encontrar os parâmetros mais adequados para otimizar a fabricação dos dispositivos. As melhores condições de processo para o vidro corroído com plasma de CF4 são pressão de 100 mTorr e potência de 400 W, para o Diamond Like Carbon corroído com plasma de O2, pressão de 25 mTorr e potência de 50 W e para o silício corroído com plasma de SF6 os parâmetros são pressão de 100 mTorr e potência de 150 W. Análises ópticas dos elementos, fabricados com esses processos foram realizadas. Na análise óptica dos dispositivos de vidro com dois e quatro níveis de modulação de fase ficou evidente que os elementos ópticos apresentaram bom desempenho devido à uniformidade da intensidade da luz projetada nas imagens e da baixa intensidade do ponto de ordem zero, além das imagens estarem bem focadas e definidas. Para os dispositivos fabricados em Diamond Like Carbon foram formadas imagens bem definidas e focadas. Em uma análise óptica da rugosidade RMS dos filmes finos de Diamond Like Carbon através da obtenção da Reflectância Total e da Reflectância Difusa, foi encontrado um valor de 18,8 nm, o qual se encontra bem abaixo do limite de 63 nm, o que faz com que o dispositivo gere uma imagem otimizada. / In this project it has been manufactured diffractive optical elements in three materials, optical glass, Diamond Like Carbon (DLC) and silicon. These elements were applied in phase modulation devices. The extra advantage of silicon and DLC were the amplitude modulation in visible and ultra-violet spectra respectively. The optic glass starts to transmit at the wavelength 277 nm (UV light) and goes till the near infrared in the same way that the Diamond Like Carbon (that starts to transmit in 330 nm). Silicon is a material that starts to transmit in the near infrared (980 nm) and goes till the middle infrared (16000 nm). Both, DLC and optic glass, was opted to developing devices that operate for a 632,8 nm wavelength. Diffractive Optical Elements silicon based had been manufactured to operate in two wavelengths: 1550 nm and 10600 nm. For the manufactured diffractive optical elements, were used process stages of substrate cleanness, films deposition, lithography and hybrid wet and dry plasma etching. The plasma etching stage was the most studied manufacturing process, aiming of optimized it. For this, some studies of materials etching rate with different gases were made with the purpose to find the more adequate parameters of Radio Frequency power and pressure to reduce the process time to obtain the necessary thickness and low surface roughness. The best conditions of plasma etching process were 100 mTorr pressure and Radio Frequency power of 400 W for the glass, 25 mTorr pressure and Radio Frequency power 50 W for the Diamond Like Carbon and the parameters are 100 mTorr pressure and Radio Frequency power 150 W for silicon. Optical analyses of the diffractive optical elements manufactured with these processes had been realized. In the optical analysis of the glass devices with two and four levels of phase modulation was evident that the optic elements had good performance due to uniformity of the projected light intensity in the images and low intensity of the zero order spot, as well the images are focused and defined. For elements manufactured in Diamond Like Carbon, defined and well-focused images had been formed. In an optic analysis of Diamond Like Carbon thin films RMS roughness through the Total Reflectance and the Diffuse Reflectance, was found a value of 18,8 nm roughness, which is below 63 nm limit, what do that the EOD generates an optimized image.

Neste texto nós discutimos o fluxo de energia em reações hadrônicas e em fotoprodução. Apresentamos um modelo de produção de partículas com o qual é fácil estudar a deposição de energia na região central e o efeito de partícula dominante. Analisamos dados de produção de partículas carregadas e charrnosas em várias energias. Discutimos o papel individual das interações soft e semi-hard. Fazemos, entre outras, a previsão de que a energia mais altas, uma fração maior da energia das colisões será depositada na região central e, como consequência, a assimetria observada na produção de charme vai diminuir. Estudamos e propomos um teste experimental para a produção de mesons pesados a partir da fragmentação de quarks leves. / We present and apply to several situations a model for particle production. With this model it is possible to understand the energy flow in hadronic reactíons, in photoproduction and also ma.ke predictions for the behaviour of some observables at higher energies. It is also possible to study the individual contributions of soft and semíhard interactions and the individual contributions coming from the central and fragmentation regions. We analyse charged and charmed particle production data at several energies. We predíct, among other things, that an increasing fraction of the reaction energy is going to be released in the central region. As a consequence the asymmetry observed in charm production will decrease. We study and propose as experimental test to heavy meson production from light quark fragmentation.

Neste trabalho, é proposto um esquema de cifragem e decifragem baseado em uma nova técnica de contraste de fase. Esta nova técnica, denominada \"técnica de contraste de fase de ordem zero\", transforma a modulação de fase para intensidade sem a necessidade de uma placa de alteração de fase (dot dielétrico de fase) no plano de Fourier de um correlator óptico 4f. Um processo de codificação, que não utiliza qualquer cálculo iterativo, é aplicado diretamente em uma imagem em níveis de cinza para gerar uma distribuição de fase. Em seguida, um processo de cifragem é realizado através da multiplicação da distribuição de fase por uma distribuição de fase aleatória. A vantagem deste método é o fácil esquema para recuperar a informação em níveis de cinza a partir da máscara de fase decifrada. A máscara de fase cifrada e a chave do sistema foram implementadas em SLMs (Spatial Light Modulators) do tipo LCTV (Liquid Crystal TV). As formas de codificação da imagem em níveis de cinza para gerar as máscaras de fase também foram investigadas. Como resultado, foram implementados dois tipos de EODs (Elementos Ópticos Difrativos) de fase. Um deles funciona no modo de transmissão, o outro, no modo de reflexão. Resultados experimentais mostram a aplicação da técnica de contraste de fase de ordem zero na visualização da informação codificada, tanto em SLM quanto em EODs de fase, e na verificação de padrões cifrados. / In this work, an encryption and decryption scheme based on a new phase contrast technique is proposed. This new technique, called the zero order phase contrast technique, transforma the phase modulation to intensity without the necessity of a phase-changing plate (phase dielectric dot) on the Fourier plane of a 4f optical correlator. A codification process, which does not use any iterative calculation, is applied directly in a gray level image to generate a phase distribution. After this, an encryption process is applied multiplying the phase distribution by a random phase distribution. The advantage of this method is the easy scheme to recover the gray level information from the decryption phase mask. The encrypted phase mask and the key of the system were implemented on Spatial Light Modulators of the kind LCTV. The encoding ways were investigated to generate the phase masks from gray level image, by implementing two kinds of phase Diffractive Optical Elements, operating in transmission and reflection modes. Experimental results show the successfully application of the zero order phase contrast technique in the visualization of encoded information both in Spatial Light Modulators and in phase only Diffractive Optical Elements as well as in the verification of encrypted patterns.

Neste trabalho, é proposto um esquema de cifragem e decifragem baseado em uma nova técnica de contraste de fase. Esta nova técnica, denominada \"técnica de contraste de fase de ordem zero\", transforma a modulação de fase para intensidade sem a necessidade de uma placa de alteração de fase (dot dielétrico de fase) no plano de Fourier de um correlator óptico 4f. Um processo de codificação, que não utiliza qualquer cálculo iterativo, é aplicado diretamente em uma imagem em níveis de cinza para gerar uma distribuição de fase. Em seguida, um processo de cifragem é realizado através da multiplicação da distribuição de fase por uma distribuição de fase aleatória. A vantagem deste método é o fácil esquema para recuperar a informação em níveis de cinza a partir da máscara de fase decifrada. A máscara de fase cifrada e a chave do sistema foram implementadas em SLMs (Spatial Light Modulators) do tipo LCTV (Liquid Crystal TV). As formas de codificação da imagem em níveis de cinza para gerar as máscaras de fase também foram investigadas. Como resultado, foram implementados dois tipos de EODs (Elementos Ópticos Difrativos) de fase. Um deles funciona no modo de transmissão, o outro, no modo de reflexão. Resultados experimentais mostram a aplicação da técnica de contraste de fase de ordem zero na visualização da informação codificada, tanto em SLM quanto em EODs de fase, e na verificação de padrões cifrados. / In this work, an encryption and decryption scheme based on a new phase contrast technique is proposed. This new technique, called the zero order phase contrast technique, transforma the phase modulation to intensity without the necessity of a phase-changing plate (phase dielectric dot) on the Fourier plane of a 4f optical correlator. A codification process, which does not use any iterative calculation, is applied directly in a gray level image to generate a phase distribution. After this, an encryption process is applied multiplying the phase distribution by a random phase distribution. The advantage of this method is the easy scheme to recover the gray level information from the decryption phase mask. The encrypted phase mask and the key of the system were implemented on Spatial Light Modulators of the kind LCTV. The encoding ways were investigated to generate the phase masks from gray level image, by implementing two kinds of phase Diffractive Optical Elements, operating in transmission and reflection modes. Experimental results show the successfully application of the zero order phase contrast technique in the visualization of encoded information both in Spatial Light Modulators and in phase only Diffractive Optical Elements as well as in the verification of encrypted patterns.

Neste texto nós discutimos o fluxo de energia em reações hadrônicas e em fotoprodução. Apresentamos um modelo de produção de partículas com o qual é fácil estudar a deposição de energia na região central e o efeito de partícula dominante. Analisamos dados de produção de partículas carregadas e charrnosas em várias energias. Discutimos o papel individual das interações soft e semi-hard. Fazemos, entre outras, a previsão de que a energia mais altas, uma fração maior da energia das colisões será depositada na região central e, como consequência, a assimetria observada na produção de charme vai diminuir. Estudamos e propomos um teste experimental para a produção de mesons pesados a partir da fragmentação de quarks leves. / We present and apply to several situations a model for particle production. With this model it is possible to understand the energy flow in hadronic reactíons, in photoproduction and also ma.ke predictions for the behaviour of some observables at higher energies. It is also possible to study the individual contributions of soft and semíhard interactions and the individual contributions coming from the central and fragmentation regions. We analyse charged and charmed particle production data at several energies. We predíct, among other things, that an increasing fraction of the reaction energy is going to be released in the central region. As a consequence the asymmetry observed in charm production will decrease. We study and propose as experimental test to heavy meson production from light quark fragmentation.

Orientadores: Edmilson José Tonelli Manganote, José Augusto Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T19:37:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AndreVieirada_M.pdf: 2116619 bytes, checksum: 5594853aef0531bf0dd2835de169710d (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Nesse trabalho, estudamos os processos difrativos nos eventos de interação hadrônica, observados pelos experimentos dos aceleradores HERA, TEVATRON e LHC. Analisamos uma categoria específica de eventos, os chamados eventos C-jatos, observados pela CBJ através exposição de detectores (Câmara de Emulsão Nuclear) à radiação cósmica, no Monte Chacaltaya. Nessa análise foram obtidas as distribuições de multiplicidade e energia em função do ângulo azimutal e a pseudorapidez, a partir dos dados de posição e energia dos eventos C-jatos. Essas distribuições são fundamentais na busca por uma compreensão dos processos de interação que deram origem aos eventos C-jatos. Os resultados da análise mostram as características de uma partícula líder nos eventos C-jatos, numa região frontal em alta pseudorapidez (6 ? ? ? 15) não observada pelos detectores dos aceleradores. Essas características experimentais podem ser indícios a respeito de física difrativa em eventos da radiação cósmica. Em particular, comparamos as distribuições dos eventos C-jatos com as distribuições geradas pelo simulador PYTHIA 8 para processos elásticos e difrativos, na busca por uma caracterização dos eventos C-jatos / Abstract: In this work, we study the diffractive processes in the hadronic interaction events observed by the HERA, TEVATRON and LHC accelerator experiments. We analyzed a specific category of events, the so-called C-jets events, observed by CBJ through exposure of detectors (Nuclear Emulsion Chamber) to cosmic radiation in Mount Chacaltaya. In this analysis the multiplicity and energy distributions were obtained as a function of the azimuth angle and the pseudorapidity, from the position and energy data of the C-jets events. These distributions are fundamental in the search for an understanding of the interaction processes that gave rise to the C-jets events. The results of the analysis show the characteristics of an leading particle in the C-jets events, in a front region in high pseudorapidity (6 ? ? ? 15) not observed by the accelerator detectors. These experimental features may be clues about diffractive physics in events of cosmic radiation. In particular, we compared the distributions of C-jets events with the distributions generated by the PYTHIA 8 simulator for elastic and diffractive processes, in the search for a characterization of C-jets events / Mestrado / Física / Mestre em Física / 165762/2014-4 / CNPQ

Desde a sua origem nos laboratórios do Bell Labs, durante a década de 70, pinças ópticas vêm sendo investigadas, desenvolvidas e diversificadas por vários grupos nacionais e internacionais incluindo, nos últimos anos, o nosso departamento (Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação - SEL/EESC/USP) e, em particular, o Grupo de Telecomunicações a ele vinculado, com propostas de aplicações em óptica biomédica e medicina. Dada a importância deste assunto, o principal objetivo deste trabalho é estender a análise teórica de forças ópticas utilizando uma descrição simples, porém eficaz, e analítica de um feixe de Bessel truncado, isto é, gerado por abertura finita. Até onde sabemos, esta é a primeira tentativa de introduzir esta investigação dos feixes originais de Durnin na literatura, e, deste modo, temos a possibilidade de contribuir com uma análise inédita de um feixe de Bessel com características físicas reais. Com a modelagem matemática dos feixe de Bessel truncados em mãos, aplicamos o cálculo de forças nos regimes de óptica geométrica e de Rayleigh e analisamos o seu comportamento quando os feixes incidem em espalhadores dielétricos esféricos. Como resultado direto deste trabalho, publicamos dois artigos descrevendo as forças ópticas no regime de óptica geométrica e de Rayleigh que um feixe de Bessel truncado causa em uma partícula dielétrica esférica. Como resultados indiretos, publicamos dois artigos com os mesmos cálculos de forças, adotando classe de feixes chamada Frozen-Waves, que é uma superposição de feixes de Bessel de mesma frequência. / Since its origins at Bell Labs laboratories, during the 1970s, optical tweezers have been researched, developed and diversified by several research groups, both nationally and internationally, including in our department (Department of Electrical and Computing Engineering - SEL/EESC/USP), in particular the Telecom Group associated to it, with several proposals with applications of optical tweezers in different fields from medicine to biomedical optics. Given the importance of this field, our main goal is to extend the theoretical analysis of optical forces using a simplest - but effective - analytical description of truncated Bessel beams (i.e. beams that are generated by finite apertures). As far we know, this is the first attempt to introduce such analysis of the originals Durnin beams in the literature, thus, we may have the chance to contribute to an unpublished study of a truncated Bessel beam with real characteristics. With such mathematical model at hands, we calculate the forces exerted by the truncated Bessel beam in ray optics and Rayleigh regime and analyze their behavior when hits dielectric spherical particles. As direct result of this work, we have published two papers describing the optical forces in ray optics and Rayleigh regime that a truncated Bessel beam causes in a spherical dielectric particle. As indirect results, we have published two papers with the same force considerations, adopting a beam class called Frozen-Waves, which is a superposition of same frequency Bessel beams.

Desde a sua origem nos laboratórios do Bell Labs, durante a década de 70, pinças ópticas vêm sendo investigadas, desenvolvidas e diversificadas por vários grupos nacionais e internacionais incluindo, nos últimos anos, o nosso departamento (Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação - SEL/EESC/USP) e, em particular, o Grupo de Telecomunicações a ele vinculado, com propostas de aplicações em óptica biomédica e medicina. Dada a importância deste assunto, o principal objetivo deste trabalho é estender a análise teórica de forças ópticas utilizando uma descrição simples, porém eficaz, e analítica de um feixe de Bessel truncado, isto é, gerado por abertura finita. Até onde sabemos, esta é a primeira tentativa de introduzir esta investigação dos feixes originais de Durnin na literatura, e, deste modo, temos a possibilidade de contribuir com uma análise inédita de um feixe de Bessel com características físicas reais. Com a modelagem matemática dos feixe de Bessel truncados em mãos, aplicamos o cálculo de forças nos regimes de óptica geométrica e de Rayleigh e analisamos o seu comportamento quando os feixes incidem em espalhadores dielétricos esféricos. Como resultado direto deste trabalho, publicamos dois artigos descrevendo as forças ópticas no regime de óptica geométrica e de Rayleigh que um feixe de Bessel truncado causa em uma partícula dielétrica esférica. Como resultados indiretos, publicamos dois artigos com os mesmos cálculos de forças, adotando classe de feixes chamada Frozen-Waves, que é uma superposição de feixes de Bessel de mesma frequência. / Since its origins at Bell Labs laboratories, during the 1970s, optical tweezers have been researched, developed and diversified by several research groups, both nationally and internationally, including in our department (Department of Electrical and Computing Engineering - SEL/EESC/USP), in particular the Telecom Group associated to it, with several proposals with applications of optical tweezers in different fields from medicine to biomedical optics. Given the importance of this field, our main goal is to extend the theoretical analysis of optical forces using a simplest - but effective - analytical description of truncated Bessel beams (i.e. beams that are generated by finite apertures). As far we know, this is the first attempt to introduce such analysis of the originals Durnin beams in the literature, thus, we may have the chance to contribute to an unpublished study of a truncated Bessel beam with real characteristics. With such mathematical model at hands, we calculate the forces exerted by the truncated Bessel beam in ray optics and Rayleigh regime and analyze their behavior when hits dielectric spherical particles. As direct result of this work, we have published two papers describing the optical forces in ray optics and Rayleigh regime that a truncated Bessel beam causes in a spherical dielectric particle. As indirect results, we have published two papers with the same force considerations, adopting a beam class called Frozen-Waves, which is a superposition of same frequency Bessel beams.

Dois tipos diferentes de hologramas (Fresnel e Fourier) foram gerados por computador. O holograma de Fresnel foi escolhido para fazer parte de um arranjo experimental que teve como objetivo estimar a rugosidade de amostras metálicas. Para isso, um novo método de aplicação de um correlator óptico foi desenvolvido. Hologramas de Fourier geralmente fazem parte do correlator óptico de VanderLugt, o qual é muito utilizado no reconhecimento de padrões. A reconstrução numérica de hologramas de Fresnel gerados por computador, "distorcidos" por superfícies metálicas (também simuladas), serviram de base para que a reconstrução óptica de um holograma de Fresnel fosse utilizada, de forma inédita, no reconhecimento de padrões para estimar a rugosidade de amostras metálicas. / Two different types of holograms (Fresnel and Fourier) have been computer-generated. The Fresnel hologram has been chosen as part of an experimental set, which meant to estimate the roughness of the metalic samples. A new method for the aplication of an optical correlator has been developed. Fourier holograms are, generally, part of the VanderLugt optical correlator, that is very used for pattern recognition. The numerical reconstruction of the computer-generated Fresnel holograms, "distorted" by metalic surfaces (simulated as well), worked as the base for the utilization, in an original way, of the optical reconstruction of a Fresnel hologram, at the pattern recognition to estimate the roughness of the metalic samples.