O emprego de sistemas de transmissão óptica de grande capacidade tem-se ampliado de maneira marcante nos últimos anos. A demanda por uma variedade de serviços tem exigido um aumento na largura de faixa que impõe a modulação do feixe óptico por taxas de bits cada vez mais elevadas. A técnica de modulação externa do feixe óptico tem sido uma solução que permite a comunicação em grandes larguras de faixa, através da tecnologia de óptica integrada. Muitos trabalhos têm sido publicados nos últimos anos, procurando sistematizar os métodos de análise e de projeto destes dispositivos. A comparação entre essas publicações mostra a grande dificuldade encontrada na tentativa de se abordarem os problemas que envolvem sinal modulador de freqüência elevada, transmitido em um guia de ondas que utiliza eletrodos de pequenas dimensões tranversais. Neste trabalho, foi feito um estudo dos principais problemas envolvendo o projeto e a análise de desempenho de moduladores eletroópticos em óptica integrada. Estudou-se a influência dos parâmetros geométricos no comportamento desses dispositivos, salientando-se as grandezas responsáveis pela limitação da largura de faixa em altas freqüências. Desenvolveu-se método de cálculo da distribuição do campo modulador em estruturas de múltiplas camadas dielétricas e múltiplos eletrodos e apresentou-se uma abordagem para cálculo das perdas de potência e das características de dispersão. Esta proposta é considerada mais abrangente do que os métodos comumente encontrados na literatura especializada. A maioria das publicações propõem soluções que se aplicam em algumas situações específicas. Os problemas de perda e de dispersão são avaliados a partir da distribuição do campo gerado pelos eletrodos do modulador integrado, levando-se em conta a influência de suas espessuras na distribuição do campo e nas características de propagação. O desenvolvimento teórico foi realizado para uma estrutura com múltiplos condutores e múltiplos dielétricos, com dimensões arbritárias. O tratamento final foi baseado no guia de ondas coplanar, com o qual se garante a propagação de modo único até uma faixa de freqüências bem elevada, determinadas pela geometria do dispositivo.

Neste trabalho, é estudado o método de carregamento central como técnica de redução da seção reta radar (Radar Cross Section - RCS) de estruturas cilíndricas finas (raio < 0,02l) e moderadas (0,02l < raio < 0,125l), com comprimento, no máximo, igual a um comprimento de onda (l), quando as mesmas são iluminadas, com incidência normal, por uma onda eletromagnética plana com o vetor campo elétrico paralelo ao eixo do cilindro.Inicialmente, é adicionada uma impedância concentrada no centro do cilindro, tendo em vista modificar o valor da corrente induzida no cilindro pela onda eletromagnética incidente, dessa forma modificando o valor do campo eletromagnético gerado por essas correntes e da RCS. Esse carregamento da estrutura é realizado por meio de duas linhas de transmissão coaxiais curto-circuitadas, cujas impedâncias de entrada efetuam o carregamento. Para isto, foi desenvolvido um modelo teórico para o cálculo da impedância de carregamento obtida através dessas linhas.O presente trabalho contém, primeiramente, uma análise teórica da distribuição da corrente induzida pelo método da equação integral. O campo eletromagnético gerado por essas correntes - campo espalhado - é calculado na direção normal ao cilindro, para, em seguida, obter-se a equação da RCS do cilindro. A equação final da RCS em função da impedância é minimizada obtendo-se a impedância ótima que reduz a zero o valor da RCS da estrutura. Esta análise envolveu a determinação das equações dos seguintes parâmetros: distribuição de corrente induzida, RCS e impedância ótima para cada solução teórica. A análise dos resultados numéricos e experimentais partiu da obtenção das curvas que mostraram a variação da corrente induzida com o comprimento do cilindro, normalizado em relação a l (comprimento de onda), e da RCS em função da freqüência. Foi obtida uma solução numérica para a corrente que concordou melhor com os resultados experimentais do que dois outros resultados teóricos encontrados na literatura para estruturas finas carregadas, assim como foi, também, obtida uma solução teórica para a RCS que apresentou boa concordância com os resultados experimentais para estruturas carregadas finas e moderadas. Esta solução, que apresentou superioridade, utilizou o método das aproximações sucessivas de Hallén quando se tratando de cilindros finos, assim como se introduziram modificações no desenvolvimento analítico para que fosse possível a obtenção de resultados teóricos satisfatórios para cilindros moderados. Observou-se que, para cilindros com comprimentos l maiores que 0,60l, apenas esta solução é adequada e, para valores de l inferiores, os seus resultados ainda são melhores. Para cilindros finos, a redução de RCS foi da ordem de 30 a 40 dB e, para cilindros moderados, da ordem de 25 a 30 dB, conforme constatado através de resultados numéricos e experimentais.A técnica de carregamento, aplicada para o caso em estudo, mostrou ser eficiente no controle da RCS de estruturas cilíndricas finas e moderadas.

Foi realizado um estudo da técnica de Microscopia de Varredura em Micro-ondas (SMM - Scanning Microwave Microscopy) para caracterização da microestrutura e das propriedades eletromagnéticas locais em amostras, baseando-se em medidas do coeficiente de espalhamento de reflexão (S11) e da topografia, na faixa de frequência de 2-7 GHz. Para compreender as imagens geradas com o arranjo experimental empregado na técnica de SMM, amostras microestruturadas, com propriedades eletromagnéticas conhecidas, foram confeccionadas e analisadas. Foram estudados substratos de mica com deposições de cobre (Cu-mica) e dióxido de titânio (TiO2-mica), estruturas de dióxido de silício depositadas sobre silício de baixa resistividade (grade de calibração) e ferrita Cu0,7Co0,3Fe2O4 (ferrita de cobre-cobalto). A partir das imagens de SMM dessas amostras, foi observado que a condutividade elétrica possui maior contribuição para o contraste das imagens. A variação da amplitude e fase de S11 entre os dois materiais de cada amostra foram comparadas. Para a frequência de 2,36 GHz, as maiores variações da amplitude e fase de S11 ocorreram na amostra Cu-mica, iguais a 0,1 dB e 0,2, respectivamente, e as menores variações, correspondendo a 0,001 dB e 0,004, respectivamente, foram observadas na amostra TiO2-mica, valores estes próximos dos níveis de ruído do sistema de medição. Na caracterização superficial da ferrita de cobre-cobalto foram revelados detalhes de sua microestrutura em função das imagens de topografia e no modo força lateral. Foram identificadas as presenças de fases diferentes, nos contornos e regiões intragranulares, atribuídas à formação de fase líquida de óxido de cobre II (CuO) e de fase policristalina da ferrita, confirmadas também pela distribuição espacial da condutividade elétrica nessas diferentes regiões. Para analisar a penetrabilidade do campo na amostra, compósitos com ferrita manganês-zinco e compósito com nanofibras de carbono foram investigadas. O material particulado magnético na matriz polimérica foi detectado pela técnica de SMM, no entanto, os contrastes nas imagens não foram marcantes, indicando que a resolução geométrica dessas partículas aparentam ser função das áreas de espalhamento e de características de absorção eletromagnéticas. Nas imagens do compósito com nanofibras de carbono, foram observadas com clareza as estruturas condutoras abaixo da superfície, que não são vistas nas imagens de topografia, mas estão presentes nas imagens de distribuição espacial do S11. Artefatos observados nas imagens e limitações da técnica de SMM também são apresentados e discutidos.

Neste trabalho estudamos, experimental e teoricamente, as flutuações de campos eletromagnéticos após a interação com sistemas atómicos em configuração de dois níveis com degenerescências. Estes sistemas atómicos eram preparados em superposições coerentes de seus estados obtidas através dos fenômenos de Transparência e Absorção Eletromagneticamente Induzidas. O sistema físico foi considerado em dois modelos teóricos semiclássicos distintos: resposta atómica linear e difusão de fase. Estes modelos se baseiam no fato de que lasers de díodo possuem excesso de ruído na fase, que durante o processo de interação coerente com o sistema atómico é transferido ressonantemente para o ruído de intensidade. Em nossa análise, observamos resultados não triviais em relação aos sinais de ruído e correlação entre os campos medidos. Verificamos que, num vapor atómico, a largura Doppler associada à transição tem um papel fundamental na composição elo sinal ele ruído. Observamos que mesmo transições que, a priori, estariam não ressonante podem ter contribuição significativa para o sinal ele ruído. Os modelos teóricos desenvolvidos apresentaram um bom acordo qualitativo com parte dos dados experimentais e se mostraram uma ferramenta útil para a análise da influência dos efeitos coerentes nas flutuações elos campos, quando o laser possui excesso de ruído ele fase. / We present a theoretical and experimental investigation of the fluctuations of electromagnetic fields after the interaction with degenerate two-level atomic systems. These atomic systems were prepared in coherent superpositions of the states obtained through Electromagnetically Induced Transparency (EIT) and Absorption (EIA). The physical system was studied in two semi-classical models: linear atomic response and phase diffusion. These models are based on the fact that diode lasers have excess phase noise, which in the interaction process is transferred to intensity noise. We observed non trivial results about the noise signals and the correlations between the fields. We showed that, in atomic vapor, the Doppler width has a fundamental role in the origin of the noise signal. The theoretical models show good qualitative agreement with part of the experimental result features and are a powerful tool to analyze field fluctuations, when the laser has excess phase noise.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-21T18:30:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_PropagacaoOndasEletromagneticas.pdf: 1235478 bytes, checksum: 4157fc459505a795a587a6aabdf2c6e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T18:28:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_PropagacaoOndasEletromagneticas.pdf: 1235478 bytes, checksum: 4157fc459505a795a587a6aabdf2c6e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T18:28:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_PropagacaoOndasEletromagneticas.pdf: 1235478 bytes, checksum: 4157fc459505a795a587a6aabdf2c6e4 (MD5) Previous issue date: 1982 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A propagação de ondas eletromagnéticas em meios com várias camadas horizontais é analisado neste trabalho. Os campos eletromagnéticos, em suas formas integrais, são obtidos' através das funções de Green diádicas dadas em termos de suas expansões em autofunções. São considerados casos de três e quatro camadas e uma generalização das funções de Green diádicas é proposta para o problema de N- camadas. É analisada a rádio-comunicação para o caso particular de um meio com três camadas, onde, nesta classe de problemas, o campo distante é dado principalmente pela onda lateral. É mostrado que esta onda pode ser reforçada através da-inclinação do dipolo, em uma posição que otimiza sua excitação. São apresentados resultados em termos da "rádio-perda", considerando-se florestas típicas, para os casos de dipolo vertical, horizontal e com inclinação otimizada. Neste trabalho é ainda proposto um modelo de quatro camadas dielétricas para analisar a propagação das ondas eletromagnéticas em florestas onde duas camadas dielétricas com perdas são usadas para representar as copas e os troncos das árvores. Estas camadas são colocadas sobre uma terra plana com condutividade finita. Os resultados teóricos para a "rádio-perda", considerando-se dipolos vertical e horizontal, apresentam boa concordância com os dados experimentais disponíveis, para as florestas consideradas. Para esta comparação os parâmetros da região das copas foram estimados

Submitted by Rosana Moreira (rosanapsm@outlook.com) on 2018-08-06T17:42:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRepresentacaoAmbientes.pdf: 3766321 bytes, checksum: 14005abe01125f43e70ff5445c0c5842 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-08-07T11:56:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRepresentacaoAmbientes.pdf: 3766321 bytes, checksum: 14005abe01125f43e70ff5445c0c5842 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-07T11:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRepresentacaoAmbientes.pdf: 3766321 bytes, checksum: 14005abe01125f43e70ff5445c0c5842 (MD5) Previous issue date: 2017-05-26 / Neste trabalho, utilizam-se as versões em duas e três dimensões do método de diferenças finitas no domínio do tempo, FDTD, para simulação da propagação da onda eletromagnética em ambiente interior (indoor). Primeiramente, a validade do método FDTD-3D é comprovada através da comparação dos valores do perfil de retardo de potência obtidos por campanha de medições. As perdas expressas com o método FDTD-3D foram utilizadas para propor correções aos resultados do método FDTD-2D que levam em conta a propagação no espaço livre e a propagação no ambiente interior. As vantagens do método FDTD-2D com respostas transitórias corrigidas estão no reduzido tempo de processamento e consumo de memória quando comparados a outros métodos numéricos. Além disso, é possível com o método FDTD-2D com respostas corrigidas expandir a simulação da propagação da onda para ambientes complexos e de grandes dimensões, desenvolver software de simulação voltado para computadores pessoais e aparelhos celulares. / In this work, we use the two and three-dimensional versions of the finite-difference time-domain method, FDTD, for simulating the propagation of the electromagnetic waves in an indoor environment. First, the validity of the FDTD-3D method is proven by comparing the values of the power delay profile obtained via a measurement campaign carried out in the indoor environment. The losses expressed with the FDTD-3D method were used to propose corrections to the FDTD-2D results by taking into account the propagation in the free space and the propagation in the indoor environment. The advantages of the FDTD-2D method with corrected transient responses are reduced processing time and memory requirements when compared to other numerical methods. It is possible with the FDTD-2D with corrected signals to simulate wave propagation for large and complex environments and to develop simulation software for personal computers and mobile devices.

O uso de uma descrição cinética para analisar a propagação de ondas eletromagnéticas em um plasma empoeirado (dusty plasma) vem sendo desenvolvido ao longo dos últimos anos. À medida que a teoria é desenvolvida, novas aproximações são necessárias a fim de se obter resultados que descrevam melhor as observações. O objetivo de nosso trabalho é fazer um estudo a respeito das instabilidades em um plasma empoeirado, descrito por uma função de distribuição do tipo product-bi-kappa. Funções desse tipo podem ser úteis para aproximar de modo mais realista a forma das distribuições detectadas em plasmas espaciais, monitorados através de sondas e satélites. Entretanto, verifica-se que a maioria dos estudos já feitos envolvendo plasma convencional (composto de íons e elétrons, sem poeira) faziam uso de distribuições do tipo Maxwelliana e bi-Maxwelliana. Em decorrência disso, apresentamos primeiramente um amplo desenvolvimento na descrição cinética de instabilidades em plasma convencional usando distribuições do tipo product-bi-kappa, para só então prosseguir com a abordagem cinética de plasmas empoeirados, em que íons e elétrons podem ser descritos por distribuições não-térmicas do tipo product-bi-kappa. Instabilidades ion-cyclotron e ion firehose são o foco de nossos estudos. Análises numéricas a respeito da influência de anisotropias nas temperaturas de elétrons e íons nos mostraram que, com o uso de distribuições do tipo product-bi-kappa, ocorrem novas situações de instabilidades, bem como intensificação ou redução de instabilidades em situações já conhecidas como instáveis no caso de distribuições bi-Maxwellianas. Feita a análise a respeito da influência do tipo de partícula (elétrons ou íons), do tipo de anisotropia de temperatura e das relações entre as variáveis k e ? que aparecem na distribuição product-bi-kappa, iniciamos a etapa de inserção de grãos de poeira em nossa descrição e análise dessas mesmas influências em plasmas empoeirados. Nesse ponto, constatamos que o aumento da densidade numérica de particulas de poeira inseridas no plasma acarreta um enfraquecimento das instabilidades, visto através da diminuição do tamanho da região de números de onda que apresentam instabilidades e da redução das taxas de crescimento das instabilidades. / The use of a kinetic description to analyze the propagation of electromagnetic waves in a dusty plasma has been developed over the past years. As the theory is developed, new approaches are needed in order to obtain results that describe better the observations. The objective of the present work is a study regarding instabilities in a dusty plasma, with plasma particles described by a distribution function of type product-bikappa. Functions of this type may be useful to approximate more realistically the form of velocity distributions detected in space plasmas by probes and satellites. However, it is verified that the majority of the studies involving conventional plasma (consisting of ions and electrons without dust), usedMaxwellian and bi-Maxwellian distributions. Due to this reason, we start by presenting a comprehensive kinetic description of instabilities in conventional plasma, using product-bi-kappa distributions, and then proceed with a kinetic approach to the description of dusty plasmas, with ions and electrons described by the non-thermal product-bi-kappa distributions. Ion-cyclotron and ion firehose instabilities are at the focus of our studies. Numerical analyses about the influence of temperature anisotropies in electron and ion distributions have demonstrated that, with the use of product-bi-kappa distributions, new situations of instability occurr, as well as intensification or reduction of instabilities for situations which are already recognized as unstable in the case of bi-Maxwellian distributions. After analysis on the influence of the type of particle (electrons or ions), the type of temperature anisotropy and the relationship between the values of the k and ? constants which appear in the product-bi-kappadistribution, we have started to take into account the presence of dust grains in our description, and analyzed those influences in the case of dusty plasmas. At this point, we found that the increase of the number density of dust particles inserted into the plasma causes a weakening of instability, seen by decreasing size of the region of wavenumber which feature instability, and decrease of the magnitude of the growth rates of the instabilities.

Orientador: Alvaro Batista Dietrich / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Breno Guimaraes Ramos.pdf: 2543424 bytes, checksum: 8fbdb0fb05bb30e0e5e2d299223a4ca2 (MD5) Previous issue date: 2005-06-29 / In the present work, the full vectorial, total anisotropic, Finite Element Method was implemented, using second order nodal base functions for the electric field longitudinal component discretization, and Nedelec base functions, quadratic normal and linear tangencial (QNLT), for the discretization of the magnetic field transversal component, applying triangular elements in the domain of solution. Through this implementation, it was studied several configurations of Photonic Cristal Fibers (PCF), making changes in the diameter of the holes and in the distance between then, also called pitch. The intention was to show how feasible and practical is the control of the ultraflattened dispersion profile for this new model of optical fiber, as was reported in recent works. The calculated dispersion results shown that is possible to get dispersion profile completely flat in a range of wavelength of 200 nm, and with the possibility to add offsets in this profiles, making it negative (for applications related to dispersion compensation), or yet, making it flat in a region as close as possible to zero, what is very useful for WDM multiplexing systems. In addition to the dispersion evaluation, the method developed also allows to calculate the effective modal area and also features a graphical presentation of the electric field distribution, or the magnetic field distribution, of the guided modes in the fiber. Concerning the tailoring of the dispersion curve, applying finite element simulation, it was validated the use of empiric equations for dispersion computations from scaling operations in the structure of PCF fibers. These equations can simplify even more the procedure of dispersion tailoring, because the number o simulations by finite element method is reduced considerably. It was also important to analyze the behavior of the propagating wave in the fiber s interior. For this, it was implemented the Beam Propagation Method (BPM) using two different approaches. Initially, it was applied Crank-Nicholson method, which didn/ t show good results because it was not possible to stabilize the propagation process. As a second option, the Newmark method was used, but it was only possible to make the propagation process stable with a simulation step which had the same order of magnitude of the wavelength applied. Thus, unfortunately it was not possible to observe any phenomena of interest during the guiding process / Neste trabalho, foi efetuada a implementação do método dos elementos finitos, vetorial completo, com anisotropia total, utilizando funções de base nodais de segunda ordem para discretizar a componente longitudinal do campo elétrico, funções de base de Nedelec, quadrática normal e linear tangencial (QNLT), para discretizar a componente transversal do campomagnético, e elementos triangulares. Através desta implementação, efetuou-se a análise do comportamento da dispersão em fibras PCF (Photonic Cristal Fibers) para várias configurações de diâmetro dos buracos e do afastamento entre eles (pitch). O objetivo foi comprovar a praticidade de ajuste de perfis de dispersão ultra-aplainado nestas fibras, fato relatado em trabalhos recentes. Os resultados de dispersão encontrados demonstraram a possibilidade de se obter perfis planos num intervalo de comprimento de onda de até 200 nm, com opção de se ajustar a faixa plana da curva para um valor negativo (aplicação para compensação de dispersão), ou ainda para dispersão zero (aplicação em sistemasWDM). Além do cálculo da dispersão, o método desenvolvido também permite calcular a área efetiva do modo e ainda apresenta de forma gráfica a distribuição do campo elétrico, ou do campo magnético, dos modos guiados na fibra. Ainda no aspecto de ajuste de curva de dispersão, pela simulação via elementos finitos foi demonstrada a validade de equações empíricas para o cálculo da dispersão a partir de operações de escalamento na estrutura de uma fibra PCF. Estas equações podem simplificar ainda mais o procedimento de ajuste de dispersão, pois diminuem o número de simulações necessárias pelo método dos elementos finitos. Para visualizar o comportamento da onda propagante no interior da fibra, foi implementado o método BPM (Beam Propagation Method) através de duas técnicas distintas. Primeiramente com o método de Cranck-Nicholson, com o qual não foi possível estabilizar o processo de propagação, e em seguida com o método de Newmark, com o qual apenas foi possível estabilizar o cálculo da propagação fazendo o valor do passo de avanço no guia da mesma ordem de grandeza que o comprimento de onda propagado. Desta forma, não foi possível observar fenômenos de interesse durante o processo de guiamento

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:20:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Judismar Tadeu Guaitolini Junior parte1.pdf: 1339957 bytes, checksum: c5da9a3037234d5d87242ca7050bbab6 (MD5) Previous issue date: 2012-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The cosmic microwave background radiation is the oldest sign that we detect in the universe today, and it consists of an electromagnetic radiation with maximum intensity in the microwave range, with temperature of 2.725K, and which dates from a period when the first hydrogen atoms could form in a dense and hot universe. Together with the measures of the recession of galaxies and the abundance of light elements, the cosmic microwave background radiation and the information derived from it, form the pillars of modern cosmology, in agreement with the Big Bang model. In this work we review the anisotropies in temperature and polarization of the cosmic microwave background radiation, with emphasis on the cosmological parameters associated with these phenomena, we obtain the angular power spectrum associated with the temperature of this radiation in a detailed manner, and we seek to gradually build the ideas, with the purpose of making this work as accessible as possible for those who do a first reading of the subject / A radiação cósmica de fundo é o sinal mais antigo que detectamos hoje no universo, e consiste em uma radiação eletromagnética com intensidade máxima na faixa do microondas, com temperatura de 2,725K, e que remonta de um período em que os primeiros átomos de hidrogênio puderam se formar em um universo denso e quente. Juntamente com as medidas do afastamento das galáxias e da abundância dos elementos leves, a radiação cósmica de fundo e as informações obtidas a partir dela, formam os pilares da cosmologia moderna, corroborando o modelo do Big Bang. Nesse trabalho fazemos uma revisão sobre as anisotropias em temperatura e polarização da radiação cósmica de fundo, com ênfase nos parâmetros cosmológicos associados a esses fenômenos, obtemos o espectro de potência angular associado à temperatura dessa radiação de maneira detalhada, e procuramos construir as idéias de maneira gradativa, com o objetivo de tornar esse trabalho tão acessível quanto possível para aqueles que fazem uma primeira leitura do assunto