SABÓIA, Karlo David Alves. Estudo do desempenho de filtros acústicos-ópticos sintonizáveis como componentes biestáveis e sua utilização na criptografia em redes ópticas. 2009. 138 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-15T17:52:52Z No. of bitstreams: 1 2009_tese_kdasaboia.pdf: 1920593 bytes, checksum: 4fd70f8b99a1d192f94bef6debcb1a7a (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-21T20:34:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_tese_kdasaboia.pdf: 1920593 bytes, checksum: 4fd70f8b99a1d192f94bef6debcb1a7a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T20:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_tese_kdasaboia.pdf: 1920593 bytes, checksum: 4fd70f8b99a1d192f94bef6debcb1a7a (MD5) Previous issue date: 2009 / The performance of acoustic-optic tunable filters (AOTF) as a bistable component, applied to cryptography in optical networks, has been studied with analytical and numerical methods. Initial investigations of such filters highlighted their main transmissions, and analyzed their behavior by nonlinear effects with formation of optical bistability when a feedback was introduced in the system. Subsequently, it was proposed the use of an AOTF device, together with simultaneous modulation of ultrashort pulses by position (PPM) and amplitude (PAM), for generation of a cryptographic system for application in optical networks. Numerical simulations were performed using the Runge-Kutta fourth order method. The results for the study of bistability showed the dependence of the hysteresis curve with respect to the product of coupling constant by the length of the device and the conversion power-coupling constant factor (G). It was shown that the range of bistability varies significantly with both G and the product of coupling constant by the length of the device. The variation of the product of coupling constant by the length of the device directly increases the size of the bistability range while the increase in G causes the bistability occurrence for initial powers to decrease. The results obtained in the study of the AOTF as a cryptographer showed that it is possible to define a pair of parameters, called PPM/PAM pair, directly related to the modulations used in the process, which will serve as key to communications between two users in an optical network. The device would be used to encode and decode data. / O Estudo do Desempenho de Filtros Acústico-Ópticos Sintonizáveis (AOTF) como Componentes Biestáveis e sua Utilização na Criptografia em Redes Ópticas apresenta, primeiramente, um estudo analítico e numérico de tais filtros destacando suas principais propriedades de transmissão e analisando seu comportamento devido aos efeitos não-lineares e o surgimento da biestabilidade óptica quando um sistema de feedback é introduzido. Em seguida, propõe o uso do AOTF, somado à modulação de pulsos ultracurtos por posição (PPM) e por amplitude (PAM), simultaneamente, para gerar um sistema criptográfico a ser utilizado em redes ópticas. As simulações numéricas foram realizadas utilizando-se o método de Runge-Kutta de Quarta Ordem. Os resultados obtidos para o estudo da biestabilidade mostraram a dependência da curva de histerese com relação ao produto da constante de acoplamento pelo comprimento do dispositivo e ao fator de conversão potência-constante de propagação (G). Mostrou-se que o intervalo da biestabilidade varia significativamente tanto com G como com produto da constante de acoplamento pelo comprimento do dispositivo, mas suas contribuições são diferentes. A variação do produto da constante de acoplamento pelo comprimento do dispositivo aumenta o tamanho do intervalo da biestabilidade, enquanto que o aumento de G faz com que a biestabilidade ocorra para potências iniciais cada vez menores. Os resultados obtidos no estudo do AOTF como criptógrafo mostraram que é possível definir um par de parâmetros, chamado par PPM/PAM, diretamente relacionado com as modulações usadas no processo, que servirá como elemento fundamental para a comunicações entre dois usuários em uma rede óptica usando um AOTF para codificar a mensagem e outro para decodificar.

[pt] Este trabalho examina os novos sistemas de transmissão, fibra ótica e rádio digital, sob o ponto de vista de sistema, procurando discutir métodos e sugerir critérios para o projeto e dimensionamento de enlaces. O trabalho inclui uma abordagem dos conceitos básicos, bem como uma análise de questões operacionais e econômicas existentes na aplicação a entroncamentos urbanos. / [en] This work analyses moderns transmission systems, optical fiber and digital radio, with the objectives to discuss methods and to suggest criterios for planning and design of radiolinks. The work contains basic concepts as well as operational and economic questions for urban conections.

Basic science and early clinical trial evidence suggest the safe diuretic drug amiloride, may exert a neuroprotective effect in multiple sclerosis (MS) through blockade of the acid sensing ion channel. Neuroprotective treatments are a key unmet need in multiple sclerosis. Optic neuritis (ON) is a discrete CNS inflammatory event leading to neuro-axonal injury in the optic nerve and retina. The optic nerve is part of the visual system, one of the most functionally and structurally eloquent systems in the central nervous system, which affords a number of unique modalities to assess neurodegeneration and neuroprotection. The visual system can be classified into two parts, the anterior and posterior visual systems, which are defined by the lateral geniculate nucleus, where the two components synapse. The extent of neurodegeneration following ON in the anterior visual system can be imaged in vivo through scanning laser polarimetry (GDx) and optical coherence tomography (OCT). The posterior visual system can be imaged by quantitative and functional magnetic resonance imaging (MRI) of the brain, giving insights into white matter structural integrity and cortical plasticity over time. Combining these modalities in a longitudinal study, allows assessment of the impact of neurodegeneration in the anterior visual system on neurodegeneration downstream in the posterior visual system and on changes in functional connectivity over time in the visual cortex. Furthermore, in the clinical trial setting the neuroprotective effect of any intervention both on direct anterior neurodegeneration and downstream processes can be assessed. The functional relevance of changes in all of these biomarkers can be tested through a number of visual measures, including low contrast visual acuity. In MS, the contribution of transsynaptic neurodegeneration to the global neuronal loss experienced by patients is an area of incomplete understanding. In addition, the role of the visual cortex, through neuroplasticity, in aiding visual recovery from optic neuritis, is unclear. To address these issues, this thesis reports the results of the first clinical trial of amiloride in ON, and shows that despite the pre- and early clinical evidence of neuroprotection of amiloride, no neuroprotective benefit was found. It goes on to explore reasons for this lack of effect including the finding of early retinal neurodegeneration in ON, and the need for early recruitment windows in the future. From there, it makes a detailed assessment of the longitudinal changes in retinal OCT for 12 months following ON, including a novel finding of the temporal evolution of inner nuclear layer swelling, previously reported only cross-sectionally. Next, for the first time macular retinal neurodegeneration is shown to influence diffusion tensor MRI derived measures of white matter integrity in the optic radiations, indicating transsynaptic neurodegeneration. Finally, longitudinal changes in resting state functional connectivity following ON are found in the visual system for the first time. The interaction between this cortical functional, retinal neurodegeneration and visual recovery is probed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-02-08Bitstream added on 2014-06-13T20:14:05Z : No. of bitstreams: 1 sabaris_tpp_me_rcla.pdf: 3208215 bytes, checksum: 338f71066b13421e89faae60fd4c23ea (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho descreve sistematicamente a preparação de xerogéis de sílica dopados com rodamina B utilizando em baixa temperatura (ambiente), o processo sol-gel. As amostras foram obtidas após a sono-hidrólise do tetraetilortosilicato [TEOS, Si(OC2H5)4], em meio ácido pH~2, (HCl). A dopagem foi realizada adicionando-se soluções alcoólicas de rodamina previamente definidas à solução hidrolisada e o pH ajustado para ~ 5 (NH4OH). A secagem e o envelhecimento foram realizados à temperatura de 40 ºC por até 90 dias. Os xerogéis foram tratados em temperaturas de até 500 º em atmosfera de Hélio e Oxigênio. As caracterizações foram realizadas através da Espectroscopia de Absorção e Emissão UV/Vis , Infravermelho e Análise Térmica Diferencial (DTA). Os espectros de absorção apresentam bandas centradas em 557 nm e mostra o máximo de intensidade para as amostras sem tratamento térmico. Comportamento semelhante foi observado para os espectros de emissão. O espectro de infravermelho foi feito para o pó de rodamina puro e para o xerogel dopado e encontro-se que a maioria dos picos presentes para o pó puro eram ausentes no espectro do xerogel. Estudos de Análise Térmica Diferencial (DTA) foram realizados e não se pbservou nenhum pico associado à presença do corante no xerogel. / This work describe systematically the preparation of rhodamine B doped silica xerogels using the low temperature sol-gel process. The samples were obtained after hydrolysis under ultrasonic stimulation of tetraethylorthosilicate [TEOS, Si(OC2H5)4], in acid conditions pH~2, (HCl). The doping was carried out adiction of ethanolic rhodamine B previously defined to the hidrolysis solution and the pH of resulting sol was adjusted to ~5 (NH4OH). The drying and aging of samples were carried out at 40 ºC for until 90 days. The xerogels were treated in temperatures of until 500 ºC in atmospheres of Helium and Oxygen. The characterizations were carried out through Spectroscopy of Absorption and Emission UV/Vis, Infrared and Differential Thermal Analysis (DTA). Absorption spectra shows bands centered at 557 nm and shows maximum intensity for samples without treatment thermal. Identical behavior was observed in the emission spectra. IR spectra were taken for pure rhodamine powder and rhodamine doped silica xerogels and found that most of the peaks present in pure rhodamine powder spectrum were absent in the spectra of trapped rhodamine SiO2 xerogels. Studies of Thermal Differential Analysis (DTA) were carried out and no peaks were associated to the presence of the dye in the xerogel.

Nous présentons un nouveau type d'imageur plénoptique appelé LOFI (Laser Optical Feedback Imaging). Le grand avantage de cette technique est qu'elle est auto-alignée, car le laser sert à la fois de source et de détecteur de photons. De plus, grâce à un effet d'amplification intra-cavité produit par la dynamique du laser, et grâce à un marquage acoustique des photons réinjectés, ce dispositif possède une sensibilité ultime au photon unique. Cette sensibilité est nécessaire si l'on veut réaliser des images à travers des milieux diffusants. L'autre intérêt présenté par le caractère plénoptique de notre imageur, est qu'il permet d'obtenir simultanément une double information: la position et la direction de propagation des rayons lumineux. Cette propriété offre des possibilités inhabituelles, comme celle de conserver la résolution d'un objectif de microscope bien au-delà de sa distance de travail, ou encore de pouvoir corriger par un post-traitement numérique les aberrations causées par la traversée d'un milieu hétérogène. Le dispositif LOFI plénoptique semble donc idéal pour une imagerie en profondeur à travers des milieux complexes, tels que les milieux biologiques. Les performances très intéressantes de cette imageur sont cependant obtenues au prix d'un filtrage spatial très coûteux en photons et au prix d'une acquisition des images réalisées point par point, donc relativement lente. / We present LOFI (Laser Optical Feedback Imaging). The main advantage of this technique is that it is auto-aligned, as the laser plays both the role of an emitter and a receiver of photons. Furthermore, thanks to an intra-cavity amplification effect caused by the laser dynamics and an acoustic tagging of re-injected photons, this setup reaches a shot noise sensitivity (single photon sensitive). This sensitivity is necessary if our aim is to make images through scattering media. The other interest, which comes from the plenoptic property of our setup, is that one have access to a complete information about light rays (position and direction of propagation). This property implies unusual possibilities like keeping a constant resolution beyond microscope objectives working distance or being able to numerically compensate, after acquisition, aberrations caused by the propagation through heterogeneous media. Our setup is thus ideal for deep imaging through complex media (turbid and heterogeneous) like biological ones. These interesting properties are achieved at the price of a spatial filtering degrading photon collection efficiency and of a point by point image acquisition which is slow.

L'objectif de cette thèse est d'étudier une technique de combinaison cohérente de faisceaux : l'amplification paramétrique optique (OPA) à multiple pompes. Cette technique permet de transférer instantanément l'énergie de nombreuses pompes en un unique faisceau signal sans stockage d'énergie, et ainsi s'affranchissant d'effets thermiques dans le milieu amplificateur. Ceci peut s'avérer intéressant pour combiner l'énergie de multiples lasers à fibre et réaliser l'amplification à forte cadence de lasers très énergétiques ou d'impulsions à spectre large. A l'aide d'un code de calcul général et d'une étude expérimentale utilisant comme cristal non linéaire du BBO ou du LBO, nous calculons dans un premier temps la localisation des pompes autour du signal à amplifier, ainsi que les tolérances angulaires correspondantes qui déterminent la criticité d'alignement d'une telle configuration. Nous nous intéressons ensuite aux mécanismes de recombinaisons parasites entre une pompe et l'idler correspondant à une autre pompe. Après avoir démontré expérimentalement que ces recombinaisons peuvent dégrader les caractéristiques spatiales et spectrales du signal amplifié, nous montrons qu'il est possible d'éliminer ces risques de couplages néfastes en écartant suffisamment les pompes entre elles. Une modélisation originale de l'OPA multi-pompes suggère de relier ces phénomènes parasites aux effets des réseaux résultant des interactions entre les différentes pompes. La dernière partie présente l'expérience d'OPA à 5 pompes qui nous a permis d'atteindre un rendement de transfert énergétique des pompes vers le signal de 27%, et obtenir ainsi un signal plus énergétique que chaque pompe prise séparément. / This work deals with a technique of combination of coherent beams: Optical Parametric Amplification (OPA) with Multiple Pumps. This technique is used to instantly transfer the energy of several pumps on one beam, without energy storage and thus avoiding thermal effects in the amplifying media. It can be useful to combine energy of numerous fiber lasers and to amplifiy with a high repetition rate very high energy lasers or broadband pulses. With a numerical and experimental study using BBO and LBO as nonlinear crystal, we determine how to dispose the pumps around the signal and the corresponding angular tolerances of such set up. Then we focus our attention on recombining mechanisms between a pump and a non-corresponding idler. We demonstrate experimentally that these cascading effects may decrease the spatial and spectral quality of the amplified signal, and that these phenomena can be avoided with a minimum angle between the different pumps. A novel modelling of multi-pumps OPA links these cascading effects to the gratings generated by the interaction between the pumps. The last part presents a 5 pump OPA experiment. We achieve a pump-to-signal efficiency of 27% and so that a signal more powerful than each pump is obtained.

[pt] Os problemas de interação folhelho-fluido estão em geral associados à troca de íons entre o fluido dos poros do folhelho e o fluido de perfuração, causada pelo gradiente químico entre os mesmos. Estes problemas são tratados pela utilização de produtos químicos inibidores da hidratação e da expansibilidade dos folhelhos (Bol, 1986). Dentre estes produtos, encontram-se as soluções salinas (Steiger, 1976), que tentam reduzir a migração iônica através do equilíbrio químico entre as rochas e os fluidos. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia que permita medir a variação de concentração salina, usando sensores a fibra óptica, onde as concentrações são avaliadas sem a retirada das pressões aplicadas na amostra. Assim, a variação da concentração durante os ensaios de difusão e advecção, pode ser medida em tempo real,durante todo o ensaio. A variação da concentração com o tempo é de fundamental importância para a obtenção dos coeficientes de transporte iônico que ocorre durante os ensaios com os folhelhos e os arenitos.Foram realizados ensaios em uma amosta de folhelho oriundo da Bacia de Campos e em uma amostra de arenito Botucatu. Através do desenvolvimento de uma metodologia de ensaios para análise da interação rocha- fluido, foi possível obter-se resultados que permitirão prever instabilidades geradas nos poços durante a sua perfuração. / [en] Shale-drilling fluid interaction problems are generally associated with the exchange of ions between shale pore fluid and the drilling mud, being this change caused by the chemical gradient that holds between both. These problems are treated in general by using chemical products, so that the hydration and the expansion of the shales can be inhibited (Bol, 1986). Among these products, we found saline solutions (Steiger, 1976),which attempt to reduce the ionic migration by means of chemical balance between rocks and fluids.The objective of this work is to develop a methodology that allows measuring the variation of salt concentration, by using optic fiber sensors, in order to allow concentrations to be assessed without the withdrawal of the pressures applied into the sample, so that the variation of the concentration during the assays of diffusion and advection can be measured in real time, during the entire assay. The variation of the concentration with time is of fundamental importance for the attainment of the coefficients of ionic transport that occur during the assays with the shales and the sandstone. Assays in a sample of shale from Campos basin, as well as one sample of sandstone from Botucatu, have been carried out. Through the development of a methodology of assays specific for analyzing the interaction rock-fluid, it was possible to obtain resuls, which will allow to foresee instabilities generated in the wells during the digging process.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-06-28Bitstream added on 2014-06-13T19:08:25Z : No. of bitstreams: 1 menuchi_mrtp_me_rcla.pdf: 321486 bytes, checksum: eb28a1ece2b065e6d1f1861d4c4f8762 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Durante a locomoção, ocorre um padrão de movimento visual referido como um campo de fluxo óptico. Para explorar como os ajustamentos locomotores são influenciados por este padrão, um paradigma experimental foi desenvolvido para anular o fluxo óptico durante a locomoção e ultrapassagem de obstáculo. O objetivo deste estudo foi investigar a contribuição de amostragens visuais estáticas e dinâmica na locomoção e ultrapassagem de obstáculos de diferentes alturas. Dez indivíduos (23,4 l 1,28 anos de idade, de ambos os gêneros) foram convidados a andar sobre uma passarela e ultrapassar um de dois obstáculos personalizados (obstáculo alto = altura do joelho e obstáculo baixo = altura do tornozelo) posicionado a 5m do ponto de partida. Diodos emissores de luz foram afixados no 5º metatarso e face lateral do calcâneo em ambos os pés e suas trajetórias foram filmados por quatro filmadoras digitais posicionadas bilateralmente à passarela. Dois blocos de tentativas foram apresentados em função das condições de amostragens visuais. No primeiro bloco, 10 tentativas com amostragem visual dinâmica (iluminação normal) foram apresentadas. No segundo bloco de tentativas, duas condições de amostragens visuais estáticas foram apresentadas de forma aleatória por meio de uma luz estroboscópica (2 flashes/segundo e 4 flashes/segundo). A duração de cada flash não ultrapassou 16ms e forneceu apenas imagens estáticas do ambiente. A altura do obstáculo foi randomizada em cada bloco de tentativas. Cinco tentativas para cada condição foram coletadas, totalizando 30 tentativas por participante. Todas as imagens foram digitalizadas e reconstruídas no plano tri-dimensional. As variáveis dependentes na fase de aproximação (comprimentos dos dois passos anteriores à ultrapassagem) e na fase de ultrapassagem... / During locomotion, a pattern of visual motion referred as an optic flow field occurs. In order to explore how the locomotor adjustments are influenced by this pattern, an experimental paradigm was developed to remove the optic flow during locomotion and obstacle avoidance. The aim of this study was to investigate the contribution of the static and dynamic visual sampling on the locomotion and obstacle avoidance of different heights. Ten individuals (23.4 l 1.28 years of age, both genders) were invited to walk on a pathway and to avoid one out of two personalized obstacles (high obstacle = knee height and low obstacle = ankle height) positioned 5m from the starting position. Light emitting diodes were fixed on the fifth metatarsal and calcaneus lateral face in both feet and their trajectories were recorded by four digital cameras bilaterally positioned related to the pathway. Two trial blocks were presented depending of the visual sampling conditions. In the first block, 10 trials with visual dynamic sampling (normal light) were presented. In the second trial block, two conditions of the static visual sampling frequencies were presented in an randomized way by means of the stroboscopic light (2 flashes/second or 4 flashes/second). Each flash duration was about 16ms and provided only environmental static images. Obstacle height was randomized for each trial block. Five trials for each experimental condition were collected totalizing 30 trials for each participant. All images were digitalized and reconstructed in the 3D plane. Dependent variables in the approach phase (last two step lengths before crossing) and in the crossing phase (horizontal toe distance to the obstacle prior crossing, obstacle toe clearance and mean horizontal velocity for each foot) were selected. The results revealed differences... (Complete abstract, access undermentioned electronic address)

Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Mauro Henrique de Paula / Banca: Aparecido Augusto de Carvalho / Resumo: A interferometria a laser é uma técnica consolidada para a caracterização de atuadores piezoelétricos. No entanto, este método requer um alinhamento óptico preciso e uma operação meticulosa. Há um grande interesse no desenvolvimento de sistemas de medição de deslocamento e vibração usando sensores reflexivos em fibra óptica devido a sua inerente simplicidade, tamanho reduzido, largura de banda ampla, limite de detecção extremamente baixo e capacidade de realizar medições sem contato ou afetar o sistema a ser ensaiado. Neste trabalho apresenta-se um arranjo simples do sensor reflexivo para se atingir resolução sub-micrométrica, utilizando-se fibras e componentes ópticos de baixo custo e circuitos eletrônicos simples. O sistema é constituído por duas fibras ópticas adjacentes (uma transmissora e outra receptora) e com extremidades emparelhadas, posicionadas na frente de uma superfície reflexiva vibratória. A luz proveniente de uma fonte óptica (no caso um laser) é acoplada à fibra transmissora e parte dos raios refletidos pela superfície móvel é capturada pela fibra receptora, que conduz a luz para um fotodetector. A tensão de saída do fotodetector é função da distância entre as extremidades das fibras e a superfície reflexiva. Apresenta-se uma formulação teórica da função de intensidade óptica refletida no plano a uma distância qualquer, juntamente com comparações entre características experimentais e teóricas do sensor reflexivo. Finalmente, atuadores piezoelétricos flextensionais, projetados com o método de otimização topológica, são caracterizados experimentalmente através da medição de seus deslocamentos sub-micrométricos, utilizando o sensor reflexivo. As respostas em freqüência dos piezoatuadores flextensionais são levantadas e o fenômeno de erro de trajetória e linearidade são discutidos. / Abstract: The laser interferometer method is a well-established technique for the characterization of piezoelectric actuators. However, this method requires precise optical alignment and meticulous operation. There is great interest in developing displacement and vibration measurement systems using reflective fiber optic displacement sensors (RFODS) because of their inherent simplicity, small size, wide frequency range, extremely low displacement detection limit, and ability to perform measurements without contact or affecting the vibrating system. This work presents a simple arrangement of RFODS to achieve sub-micrometer resolution, using low-cost fibers and optical components, and simple electronic circuits. The system is composed of two adjacent transmitting and receiving fibers at one end, located in front of a reflecting vibrating surface. The transmitting fiber is connected to a laser source, and part of the reflected rays by the moving surface is captured by the receiving fiber, which is connected to a light detector. The output voltage is a function of the distance between probe and vibrating surface. A theoretical formulation of the reflected light intensity function at distal end plane is presented, together with comparisons of experimental and ideal RFODS characteristics. Finally, piezoelectric flextensional actuators (PFAs), designed with the topology optimization method, are experimentally characterized by the measurement of their sub micrometric displacements using a RFODS. The frequency responses of the PFAs are evaluated, and the tracking error phenomenon and linearity are discussed. / Mestre

Usando-se a técnica de dicroísmo ótico induzido sobre a banda de absorção ótica em 272m devido o íon Pb++ em NaCl estabelecemos a simetria desse defeito. O momento dipolar com a vacância na posição 110 foi de 3.65 e &#197. Usando-se a mesma técnica além de I.T.C. conseguimos a reorientação dipolar do dipolo I.V. na temperatura de 77&#176K. Essa relaxação é atribuída ao fato do íon Pb++ estar em estado eletrônico excitado. / Using the electric induced dichroism effect on the optical absorption band at 272m due to the Pb++ ion in NaCl, the symmetry of I.V. dipole was discussed. The electric dipole moment for the vacancy in the (110) position was measured and found to be 3.65 &#197. Using the same technique and I.T.C. measurements we found reorientation in temperatures as low as 77&#176K. This relaxation is attributed to be I.V. dipole with the Pb++ ion in an electronic excited state.