Neste trabalho foi desenvolvido um novo método voltado para a caracterização de lentes térmicas em materiais fotônicos, utilizados como meios ativos no desenvolvimento de lasers. Este método baseia-se em interferometria por padrão de speckle eletrônico (ESPI), utilizando dois lasers de diodo multímodo sintonizados a diferentes freqüências. Com o ajuste desta diferença, foi possível escolher uma resolução apropriada para medirmos as variações geradas no raio de curvatura da frente de onda, relacionados ao efeito térmico. Para os nossos experimentos escolhemos uma amostra vítrea de aluminato de cálcio dopado com 4% de érbio; e potências de bombeio incidentes de até 1,76 mW do laser de bombeio. Os lasers de diodo foram sintonizados para ter um intervalo de contorno por volta de 120 m. Com o aumento da potência absorvida pela amostra, observamos a diminuição da curvatura da frente de onda incidente na CCD, devido ao aumento da potência da lente térmica gerada. Através de uma análise paraxial dos feixes, foi feita uma aproximação para obtermos os valores das lentes para cada configuração, apresentando comprimentos focais de 131,39 mm a 42,76 mm. / In this work we will develop a new method focused on the caracterization of thermal lenses effect in photonic materials used as active media in lasers design. This method is based on electronic speckle pattern interferometry (ESPI) using two multimode diode lasers tuned to different frequencies. Adjusting this difference we can achieve an appropriate resolution to measure the variability generated within the curvature radius of the wavefront due to thermal lens effect. For our experiments we chose a vitreous sample of calcium aluminate doped with 4% erbium and incident pump powers ranging to 1.76mW. The diode lasers were tuned to have a contour interval of around 120m. With addition in power absorbed by the sample, we observed a decrease in the curvature radius incident on the camera due to increased power of the thermal lens generated. Through a paraxial of the wavefront, an approach was made to obtain the values of the lenses for each configuration, with focal lengths ranging from 131.39 mm to 42.76 mm.

Neste trabalho foi desenvolvido um novo método voltado para a caracterização de lentes térmicas em materiais fotônicos, utilizados como meios ativos no desenvolvimento de lasers. Este método baseia-se em interferometria por padrão de speckle eletrônico (ESPI), utilizando dois lasers de diodo multímodo sintonizados a diferentes freqüências. Com o ajuste desta diferença, foi possível escolher uma resolução apropriada para medirmos as variações geradas no raio de curvatura da frente de onda, relacionados ao efeito térmico. Para os nossos experimentos escolhemos uma amostra vítrea de aluminato de cálcio dopado com 4% de érbio; e potências de bombeio incidentes de até 1,76 mW do laser de bombeio. Os lasers de diodo foram sintonizados para ter um intervalo de contorno por volta de 120 m. Com o aumento da potência absorvida pela amostra, observamos a diminuição da curvatura da frente de onda incidente na CCD, devido ao aumento da potência da lente térmica gerada. Através de uma análise paraxial dos feixes, foi feita uma aproximação para obtermos os valores das lentes para cada configuração, apresentando comprimentos focais de 131,39 mm a 42,76 mm. / In this work we will develop a new method focused on the caracterization of thermal lenses effect in photonic materials used as active media in lasers design. This method is based on electronic speckle pattern interferometry (ESPI) using two multimode diode lasers tuned to different frequencies. Adjusting this difference we can achieve an appropriate resolution to measure the variability generated within the curvature radius of the wavefront due to thermal lens effect. For our experiments we chose a vitreous sample of calcium aluminate doped with 4% erbium and incident pump powers ranging to 1.76mW. The diode lasers were tuned to have a contour interval of around 120m. With addition in power absorbed by the sample, we observed a decrease in the curvature radius incident on the camera due to increased power of the thermal lens generated. Through a paraxial of the wavefront, an approach was made to obtain the values of the lenses for each configuration, with focal lengths ranging from 131.39 mm to 42.76 mm.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-10-17T23:47:38Z No. of bitstreams: 1 YuriSarmentoSilveira_DISSERT.pdf: 7722507 bytes, checksum: 6d1444bedd713386875e463932606d82 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-10-18T00:00:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 YuriSarmentoSilveira_DISSERT.pdf: 7722507 bytes, checksum: 6d1444bedd713386875e463932606d82 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T00:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YuriSarmentoSilveira_DISSERT.pdf: 7722507 bytes, checksum: 6d1444bedd713386875e463932606d82 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / O processo de planejamento de caminho ? um problema bastante estudado na rob?tica. A capacidade de analisar o ambiente e definir a sequ?ncia de a??es que levam um rob? de uma localiza??o inicial at? uma localiza??o final desejada, sem colidir com os obst?culos presentes no ambiente, ? uma habilidade fundamental requerida para a cria??o de sistemas rob?ticos aut?nomos que possam executar diversas fun??es. Nesta disserta??o, apresenta-se um estudo sucinto do estado da arte na ?rea de planejamento de caminhos para sistemas rob?ticos aut?nomos, de forma a contextualizar o tema abordado neste trabalho. Cada m?todo de planejamento possui sua pr?pria estrat?gia de explora??o do ambiente e planejamento do caminho. Nesta disserta??o ? proposto um novo m?todo de planejamento de caminho para rob?s. No m?todo proposto, o espa?o livre do ambiente ? coberto de forma aproximada por um conjunto denominado Espuma Aleat?ria, a qual ? composta por subconjuntos convexos superpostos denominados Bolhas. A partir da localiza??o inicial, novas bolhas s?o criadas aleatoriamente na superf?cie da espuma, que se propaga pelo espa?o livre, com comportamento semelhante ? propaga??o de frentes de onda, gerando uma ?rvore de busca, at? atingir a localiza??o final. Desta forma, ? poss?vel encontrar uma sequ?ncia de bolhas concatenadas, denominada Ros?rio, que conecta a localiza??o final ? inicial. Um caminho v?lido pode ser facilmente obtido dentro do espa?o de manobra definido pelo ros?rio. O processo de busca no m?todo proposto ? determinado por apenas dois par?metros. Crit?rios para a sua sintonia s?o estudados e apresentados neste trabalho. De forma a validar o m?todo proposto, o seu desempenho foi avaliado atrav?s de simula??es computacionais para diferentes estudos de caso. / Path planning is a well studied problem in robotics. The capability of analyzing the environment and defining a sequence of actions that leads a robot from an initial location to a final desired location, without colliding with obstacles, is a fundamental ability when creating autonomous robotic systems that can perform various functions. In order to contextualize the theme addressed in this work, a succinct study of the state-of-the-art on path planning for autonomous robotic systems is presented. Each planning method has its own strategy to explore the ambient and plan the path. In this dissertation, a new robot path planning method is proposed. In the proposed method, the ambient free space is partially covered by a set called Random Foam, composed of the union of overlapping convex subsets called Bubbles. Starting from the initial robot localization, new bubbles are randomly created on the surface of the foam, that propagates through the free space, with a behavior similar to a wave front propagation, generating a search tree that grows until reaching the desired final robot localization. In this way, it is possible to find a sequence of concatenated bubbles, called Rosary, connecting the desired final localization to the initial localization of the robot. A valid path contained in the maneuvering space defined by the rosary can be easily found. In the proposed method, the search process is guided by only two parameters. Tuning criteria for these parameters are studied and presented in this work. In order to validate the proposed path planning method, its performance was evaluated through computer simulations of different case studies.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-04-26T16:56:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Anderson_Amaral.pdf: 6016426 bytes, checksum: d9633b708d004572ce2495387f757089 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T16:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Anderson_Amaral.pdf: 6016426 bytes, checksum: d9633b708d004572ce2495387f757089 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / CNPQ / In this thesis are presented various results regarding the transverse structure of light beams in the paraxial propagation regime, with a special concern with singularities in the transverse profile and in nonlinear optics applications. Theoretical and experimental tools were developed for the study of Optical Vortices (OV) and its most important characteristics, as the Orbital Angular Momentum (OAM) and the Topological Charge (TC). In a first step, we theoretically described and experimentally demonstrated that it is possible to shape the intensity profile of a beam containing OV by distributing TC over the plane transverse to the propagation direction [1]. The TC is associated with a phase singularity that implies in points of zero intensity. By distributing the TC on the transverse plane, it is possible to shape the beam dark region and also the OAM profile with the goal of optimizing the light beam for a given application. However, a problem identified in [1] was that most of the current available techniques to characterize OAM light implicitly assume that the beam has cylindrical symmetry, thus being inadequate to characterize fields resulting from more general TC distributions. These problems were approached in a second work [2], where it was shown that by measuring the field transverse amplitude and phase profiles it is possible to measure the OAM and the TC in TC distributions with arbitrary geometries. By combination of the results [1] and [2] it is possible to optimize and characterize the TC distributions for given applications, as for example by designing the transverse forces in an optical tweezer for microparticle manipulation. An important theoretical unfold during these works was the identification of an analogous relation between the field transverse phase in a TC distribution with the Coulomb potential in two-dimensional electrostatics. We then introduced in [3] the Topological Potential (TP) concept which allows the design of structured optical beams with complex spatial profiles inspired by two-dimensional electrostatics analogies. The TP can be used to describe a broad class of TC distributions, as those from [1,2] or the more sophisticate examples in [3]. In another set of results, it is discussed the possibility of using concepts and the formalism of quantum mechanics to solve light propagation problems in the classical approximation. Among the results obtained, it should be remarked that the formalism obtained has a simple and direct relation with ABCD matrices and ray optics [4]. These results were used to understand light propagation in systems containing nonlinear materials, as in SLIM [5] and D4σ [6] techniques. In [5, 6] the theoretical results were compared with experimental data obtained from standard samples, as carbon dissulfide (CS2), acetone and fused silica. It was obtained a very good agreement between the measured optical nonlinearities and the results established in literature for these materials. / Nesta tese são apresentados resultados relacionados com a estrutura transversal de feixes de luz no regime paraxial de propagação, com uma atenção especial em singularidades no perfil transversal e em aplicações para óptica não linear. Foram desenvolvidas ferramentas teóricas e experimentais para o estudo de vórtices ópticos (Optical Vortices - OVs), e suas características mais importantes, como o momento angular orbital (Orbital Angular Momentum - OAM) e a carga topológica (Topological Charge - TC). Inicialmente, foi teoricamente descrito e experimentalmente demonstrado como é possível moldar o perfil de intensidade de um feixe contendo OVs usando uma distribuição de TC sobre o plano transversal à direção de propagação [1]. A TC está associada a uma singularidade na fase, o que implica em um zero de intensidade. Ao se distribuir a TC sobre o plano transversal, é possível moldar o formato da região de intensidade nula e também o perfil de OAM no intuito de otimizar o feixe para uma dada aplicação. No entanto, um problema identificado neste trabalho é que a maior parte das técnicas de caracterização disponíveis para luz com OAM implicitamente supunham que o feixe possui simetria cilíndrica, e portanto não eram adequadas para caracterizar campos obtidos a partir de distribuições de TC com geometrias mais gerais. Tais problemas foram abordados em um segundo trabalho [2], onde foi mostrado que por meio de medições dos perfis transversais de amplitude e fase do campo elétrico é possível medir o OAM e a TC em distribuições de TC com formas geométricas arbitrárias. A união dos trabalhos [1] e [2] permite então que as distribuições de TC possam ser adequadamente otimizadas e caracterizadas para aplicações específicas, como por exemplo ao moldar as forças transversais numa pinça óptica para a manipulação de micropartículas. Um desdobramento teórico importante obtido foi identificar uma relação análoga entre o perfil de fase em uma distribuição de TC com o potencial de Coulomb em eletrostática bidimensional. Foi então introduzido em [3] o conceito de potencial topológico (Topological Potential - TP) que possibilita a construção de feixes ópticos estruturados com perfis espaciais complexos inspirados em analogias com eletrostática bidimensional. O TP pode ser usado na descrição de uma grande variedade de distribuições de TC, como nos feixes em [1, 2] ou nos exemplos mais sofisticados em [3]. Posteriormente, é discutida a possibilidade de se utilizar conceitos e o formalismo da mecânica quântica na solução de problemas de propagação da luz descrita na aproximação clássica. Dentre os resultados obtidos, destaca-se que o formalismo possui uma relação simples e direta com as matrizes ABCD e a óptica de raios [4]. Estes resultados foram utilizados na compreensão da propagação da luz em sistemas contendo materiais não lineares, como nas técnicas SLIM [5] e D4σ[6]. Nos trabalhos [5,6] os resultados teóricos foram comparados com dados experimentais obtidos em amostras padrão, como dissulfeto de carbono (CS2), acetona e sílica fundida. Foi obtida uma concordância muito boa entre os valores medidos para as não linearidades ópticas nestes materiais e os valores estabelecidos na literatura.

Este trabalho descreve os passos envolvidos no desenvolvimento de um protótipo de aberroscópio para uso oftalmológico. Este instrumento faz incidir no fundo do olho humano um feixe luminoso de baixa potência e amostra, por meio do método de Hartmann, as frentes de onda da luz espalhada. A partir dos dados coletados, a forma das frentes de onda são reconstituídas e as aberrações eventualmente existentes no olho são calculadas e representadas por intermédio dos polinômios de Zernike. Aqui são expostos os fundamentos deste método, algumas das suas propriedades e limitações. Também é mostrada a caracterização funcional do protótipo desenvolvido, testando-o com elementos ópticos de propriedades conhecidas / This work describes the steps involved in the aberroscope prototype development for ophthalmological use. This instrument injects inside the human eye a low power light beam and sample, by Hartmann method, the wavefronts produced by ocular fundus light scattering. From collected data, the wavefront shape is reconstructed and the eye aberrations that eventually existent are calculated and adjusted by Zernike polynomials. Are discussed the method foundations, some of properties and limitations. Also the functional characterization of the developed prototype is shown, by testing it with optical elements of known properties

Este trabalho descreve os passos envolvidos no desenvolvimento de um protótipo de aberroscópio para uso oftalmológico. Este instrumento faz incidir no fundo do olho humano um feixe luminoso de baixa potência e amostra, por meio do método de Hartmann, as frentes de onda da luz espalhada. A partir dos dados coletados, a forma das frentes de onda são reconstituídas e as aberrações eventualmente existentes no olho são calculadas e representadas por intermédio dos polinômios de Zernike. Aqui são expostos os fundamentos deste método, algumas das suas propriedades e limitações. Também é mostrada a caracterização funcional do protótipo desenvolvido, testando-o com elementos ópticos de propriedades conhecidas / This work describes the steps involved in the aberroscope prototype development for ophthalmological use. This instrument injects inside the human eye a low power light beam and sample, by Hartmann method, the wavefronts produced by ocular fundus light scattering. From collected data, the wavefront shape is reconstructed and the eye aberrations that eventually existent are calculated and adjusted by Zernike polynomials. Are discussed the method foundations, some of properties and limitations. Also the functional characterization of the developed prototype is shown, by testing it with optical elements of known properties

[ES] En esta tesis estudiamos operadores pseudodiferenciales, que son operadores integrales de la forma f 7→ ∫ Rd (∫ Rd ei(x−y)·ξa(x,y,ξ)f(y)dy)dξ, en las clases globales de funciones ultradiferenciables de tipo Beurling Sω(Rd) introducidas por Björck, cuando la función peso ω viene dada en el sentido de Braun, Meise y Taylor. Desarrollamos el cálculo simbólico para estos operadores, tratando además el cambio de cuantización, la existencia de paramétrix pseudodiferencial y aplicaciones al frente de ondas global. La tesis consta de cuatro capítulos. En el Capítulo 1 introducimos los símbolos y amplitudes globales, y demostramos que los correspondientes operadores pseudodiferenciales están bien definidos y son continuos en en Sω(Rd). Estos resultados son extendidos en el Capítulo 2 para cuantizaciones arbitrarias, lo que conduce al estudio del traspuesto de cualquier cuantización de un operador pseudodiferencial y a la composición de dos cuantizaciones distintas de operadores pseudodiferenciales. En el Capítulo 3, desarrollamos el método de la paramétrix, dando condiciones suficientes para la existencia de paramétrix por la izquierda de un operador pseudodiferencial, que motiva en el Capítulo 4 la definición de un nuevo frente de ondas global para ultradistribuciones en S′ω(Rd) dada en términos de cuantizaciones de Weyl. Comparamos este frente de ondas con el frente de ondas de Gabor definido mediante la STFT y damos aplicaciones a la regularidad de las cuantizaciones de Weyl. / [CAT] En aquesta tesi estudiem operadors pseudodiferencials, que són operadors integrals de la forma f 7→ ∫ Rd (∫ Rd ei(x−y)·ξa(x,y,ξ)f(y)dy)dξ, en les classes globals de funcions ultradiferenciables de tipus Beurling Sω(Rd) introduïdes per Björck, quan la funció pes ω ve donada en el sentit de Braun, Meise i Taylor. Desenvolupem el càlcul simbòlic per aquestos operadors, tractant, a més a més, el canvi de quantització, l'existència de paramètrix pseudodiferencial i aplicacions al front d'ones global. La tesi consisteix de quatre capítols. Al Capítol 1 introduïm els símbols i amplituds globals, i demostrem que els corresponents operadors pseudodiferencials estan ben definits i són continus en Sω(Rd). Aquestos resultats són estesos al Capítol 2 per a quantitzacions arbitràries, que condueix a l'estudi del transposat de qualsevol quantització d'un operador pseudodiferencial i a la composició de dues quantitzacions distintes d'operadors pseudodiferencials. Al Capítol 3 desenvolupem el mètode de la paramètrix, donant condicions suficients per a l'existència de paramètrix per l'esquerra d'un operador pseudodiferencial donat, que motiva al Capítol 4 la definició d'un nou front d'ones global per a ultradistribucions en S′ω(Rd) mitjançant quantitzacions de Weyl. Comparem aquest front d'ones amb el front d'ones de Gabor definit mitjançant la STFT i donem aplicacions a la regularitat de les quantitzacions de Weyl. / [EN] In this thesis we study pseudodifferential operators, which are integral operators of the form f 7→ ∫ Rd (∫ Rd ei(x−y)·ξa(x,y,ξ)f(y)dy)dξ, in the global class of ultradifferentiable functions of Beurling type Sω(Rd) as introduced by Björck, when the weight function ω is given in the sense of Braun, Meise, and Taylor. We develop a symbolic calculus for these operators, treating also the change of quantization, the existence of pseudodifferential parametrices and applications to global wave front sets. The thesis consists of four chapters. In Chapter 1 we introduce global symbols and amplitudes and show that the corresponding pseudodifferential operators are well defined and continuous in Sω(Rd). These results are extended in Chapter 2 for arbitrary quantizations, which leads to the study of the transpose of any quantization of a pseudodifferential operator, and the composition of two different quantizations of pseudodifferential operators. In Chapter 3 we develop the method of the parametrix, providing sufficient conditions for the existence of left parametrices of a pseudodifferential operator, which motivates in Chapter 4 the definition of a new global wave front set for ultradistributions in S′ω(Rd) given in terms of Weyl quantizations. Then, we compare this wave front set with the Gabor wave front set defined by the STFT and give applications to the regularity of Weyl quantizations. / Asensio López, V. (2021). Global pseudodifferential operators in spaces of ultradifferentiable functions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174847 / TESIS

O ganho crescen te de desempenho nos computadores modernos tem impulsionado os trabalhos científicos nas áreas de simulação computacional. Muitos autores utilizam em suas pesquisas ferramentas comerciais que limitam seus trabalhos ao esconder os algoritmos internos destas ferramentas e dificultam a adição de dados in-vivo nestes trabalhos. Este trabalho explora esta lacuna deixada por aqueles autores. Elaboramos um arcabouço computacional capaz de reproduzir os fenômenos óticos e fisiológicos do sistema visual. Construímos com superfícies quádricas os modelos esquemáticos do olho humano e propomos um algoritmo de traçado de raio realístico. Então realizamos um estudo nos modelos esquemáticos e a partir deles mais a adição de dados in-vivo obtidos de um topógrafo de córnea extraímos informações óticas destes modelos. Calculamos os coeficientes e Zernike dos modelos para tamanhos diversos de pupila e obtivemos medidas de aberração do olho humano. Os resultados encontrados estão de acordo com os trabalhos relacionados e as simulações com dados in-vivo estão consoantes com as produzidas por um aparelho de frente de onda comerciais. Este trabalho é um esforço em aproveitar as informações adquiridas pelos equipamentos modernos de oftalmologia, além de auxiliar o entendimento de sistemas visuais biológicos acabam também em auxiliar a elaboração de sistemas de visão artificial e os projetistas de sistemas óticos / The increase in performance of the modern computers has driven scientific work in the areas of computer simulation. Many authors use in their research commercial tools that use embedding algorithms, which sources are not provided, and it makes harder and sometimes impossible, the development of novel theories or experiments. This work explores this gap left for those authors. We present a computational framework capable to reproduce the optical and physiological phenomena of the human visual system. We construct schematical models of the human eye from quadrics surfaces and consider an algorithm of realistic ray tracing. Afterward, we performed a study on schematics models and in addition we introduce, in these models, in-vivo data obtained from corneal topography machine and extract optical information. We calculate the Zernike coefficients in the models for different sizes of pupil and measures of aberration of the human eye. The results are in agreement with related work and simulations with in-vivo data are according with the produced by a commercial wave-front device. This work is an effort in using to advantage the information acquired for the modern equipment of ophthalmology, besides assisting the understanding of biological visual systems, it also helps the development of artificial vision systems and the designing of optical systems

Las lentes progresivas (LP) para gafas es una solución muy extendida para la presbicia, ya que proporcionan una visión continua a todas las distancias debido a un cambio progresivo de potencia. En este trabajo se han medido las aberraciones de frente de onda espacialmente resueltas y la calidad visual en estas lentes. Además del astigmatismo que aumenta periféricamente, también se han encontrado pequeños valores de aberraciones de tercer orden, coma y trefoil, que producen un bajo deterioro de la calidad óptica y visual. El logaritmo de métricas sobre la PSF del sistema lente con ojo son las que mejor predicen la agudeza visual. Durante la primera semana de adaptación, no se aprecia una mejora significativa de la agudeza visual a través de distintas zonas de las LPs. Al comparar diferentes LPs, las aberraciones, principalmente el astigmatismo, se comporta como un colchón de agua, que se puede mover pero no eliminar. / Progressive lenses (PL) are designed to provide continuous vision at all distances by means a progressive change in spherical power from upper to lower zones. In this thesis, we measure the spatially resolved aberrations and the visual quality of PLs. In addition to astigmatism, third order aberrations, coma and trefoil, are also found in the PLs, but the impact of these aberrations on visual performance is limited. The logarithm of metrics on the PSF of the entire system eye plus PL are the parameters that best predict the visual acuity. There is not a significant improvement of visual acuity through the different zones of the PLs during the first week of adaptation. The current designs of PLs are somehow similar to a waterbed, with the aberrations, mainly astigmatism, being the water: they can be moved but they cannot be eliminated.

O ganho crescen te de desempenho nos computadores modernos tem impulsionado os trabalhos científicos nas áreas de simulação computacional. Muitos autores utilizam em suas pesquisas ferramentas comerciais que limitam seus trabalhos ao esconder os algoritmos internos destas ferramentas e dificultam a adição de dados in-vivo nestes trabalhos. Este trabalho explora esta lacuna deixada por aqueles autores. Elaboramos um arcabouço computacional capaz de reproduzir os fenômenos óticos e fisiológicos do sistema visual. Construímos com superfícies quádricas os modelos esquemáticos do olho humano e propomos um algoritmo de traçado de raio realístico. Então realizamos um estudo nos modelos esquemáticos e a partir deles mais a adição de dados in-vivo obtidos de um topógrafo de córnea extraímos informações óticas destes modelos. Calculamos os coeficientes e Zernike dos modelos para tamanhos diversos de pupila e obtivemos medidas de aberração do olho humano. Os resultados encontrados estão de acordo com os trabalhos relacionados e as simulações com dados in-vivo estão consoantes com as produzidas por um aparelho de frente de onda comerciais. Este trabalho é um esforço em aproveitar as informações adquiridas pelos equipamentos modernos de oftalmologia, além de auxiliar o entendimento de sistemas visuais biológicos acabam também em auxiliar a elaboração de sistemas de visão artificial e os projetistas de sistemas óticos / The increase in performance of the modern computers has driven scientific work in the areas of computer simulation. Many authors use in their research commercial tools that use embedding algorithms, which sources are not provided, and it makes harder and sometimes impossible, the development of novel theories or experiments. This work explores this gap left for those authors. We present a computational framework capable to reproduce the optical and physiological phenomena of the human visual system. We construct schematical models of the human eye from quadrics surfaces and consider an algorithm of realistic ray tracing. Afterward, we performed a study on schematics models and in addition we introduce, in these models, in-vivo data obtained from corneal topography machine and extract optical information. We calculate the Zernike coefficients in the models for different sizes of pupil and measures of aberration of the human eye. The results are in agreement with related work and simulations with in-vivo data are according with the produced by a commercial wave-front device. This work is an effort in using to advantage the information acquired for the modern equipment of ophthalmology, besides assisting the understanding of biological visual systems, it also helps the development of artificial vision systems and the designing of optical systems