[pt] Os sistemas micro eletromecânicos são dispositivos na escala dos micras que combinam estruturas mecânicas com circuitos elétricos, e são usados como sensores ou atuadores. Dentro destes dispositivos, estão os de onda superficial acústica (SAW em inglês) que usam variações na velocidade ou percurso de propagação da onda para fazer a detecção da variável a medir. Uma aplicação importante em processos químicos, é no acondicionamento de ambientes, monitorando a umidade. Para isso um sensor SAW comprado, foi coberto em sua superfície com uma camada de um polímero absorvente de vapor de agua. No qual o aumento na massa do polímero na superfície diminui a velocidade da onda. Por tanto o PolyVinyl Álcool foi escolhido para absorver o vapor de agua e foi preparado com 5.6 wt por cento, para ser depositado por meio de spin coating. Então uma serie de experimentos foram feitos numa câmara climática variando tanto a umidade como a temperatura, com o fim de avaliar o comportamento do sensor medindo a sua variação da frequência. Estes resultados foram comparados com um modelo analítico e uma simulação por elementos finitos. O modelo analítico foi presentado por Sielman, o qual determina como muda a densidade e espessura no polímero com a umidade. Estes valores foram substituídos na equação de Wohltjen que dá a variação da frequência de um SAW devido a absorção de gases. Em quanto a simulação por elementos finitos foi feita em Comsol Multiphysics achando a frequência para a qual o SAW ressona, com o aumento da densidade na camada acima do SAW para as umidades inseridas. / [en] Micro electromechanical systems (MEMS) are devices that combine mechanical structures with electrical circuits at the micro scale, to function as sensors or actuators. One type of MEMS are the surface acoustic waves (SAW) devices, which uses the surface wave velocity or propagation path variations to measure the variable of interest. One important application in chemical processes is related to environment condition control, specifically humidity measurement. With that purpose, a commercial SAW was purchased and coated with a polymer layer in its surface. The PolyVynil Alcohol (PVA) was chosen to be the sensing layer in the SAW due to water vapor absorption properties, that increases the mass over the surface and decrease the wave velocity, leading to sense this humidity changes. 5.6wt per cent PVA solution was prepared and deposited through spin coating. Therefore, a series of tests were carried out in a climatic chamber, varying the humidity and temperature conditions, with the aim to analyze the sensor behavior by measuring its frequency shift. These results were compared with an analytical model and a finite element simulation. The analytical model presented by Sielman determines how the polymer density changes with humidity. These density values were inserted into the Wohltjen equation, which gives the frequency shift of the SAW due to gas absorption. Regarding the finite element simulation, it was carried out in the Comsol Multiphysics software, by solving the different resonating frequencies as a function of the increase in the polymer density due to the insets of humidity values.

Este trabalho relata um estudo numÃrico das caracterÃsticas Ãpticas de um interferÃmetro Mach-Zehnder disposto em uma configuraÃÃo com quatro estÃgios e um ressonador Ãptico em anel. O interferÃmetro Mach-Zehnder foi construÃdo numa versÃo com fibra comum e outra com fibra de dispersÃo decrescente considerando um perfil de dispersÃo linear. O ressonador Ãptico em anel foi constuÃdo com um guia de onda cujo o Ãndice de refraÃÃo nÃo linear foi moldado com um perfil linear crescente. A transmissÃo e o fator de compressÃo dos pulsos de saÃda sÃo analisados nos regimes de soliton e quasi-soliton para ambos os dispositivos. Os resultados mostraram que a transmissÃo do interferÃmetro Mach-Zehnder à fortemente dependente da potÃncia de entrada em ambos os regimes. O nÃvel de crosstalk tambÃm à dependente da potÃncia de entrada e da dispersÃo da fibra. Para potÃncias de entrada altas, o nÃvel de crosstalk à mais baixo para o dispositivo com fibra de dispersÃo decrescente no regime de soliton. Para esta configuraÃÃo, o nÃvel de crosstalk mÃnimo encontrado (-22 dB) foi para a potÃncia normalizada de entrada P = 2,7. No regime de quasi-soliton, em geral, o nÃvel de crosstalk mÃnimo à mais baixo para o interferÃmetro Mach-Zehnder com fibra de dispersÃo decrescente em potÃncias de entrada altas, mas com a possibilidade de se obter um nÃvel de crosstalk menor para o dispositivo utilizando fibra comum. A razÃo de extinÃÃo à tambÃm muito dependente da potÃncia de entrada e sofre degeneraÃÃo quando a potÃncia de entrada aumenta. Para potÃncias de entrada baixas, o interferÃmetro Mach-Zehnder apresenta uma razÃo de extinÃÃo melhor em potÃncias de entrada mais altas no regime de soliton. No regime de quasi-soliton, a melhor razÃo de extinÃÃo à obtida para o interferÃmetro Mach-Zehnder com fibra comum em potÃncias de entrada altas. Pode-se dizer que a operaÃÃo do dispositivo como uma chave Ãptica nÃo melhora com o uso de fibra de dispersÃo decrescente. Entretanto, para operaÃÃo de multiplex/demultiplex, o interferÃmetro Mach-Zehnder construÃdo com fibra de dispersÃo decrescente mostrou melhoramentos no nÃvel de crosstalk no regime de soliton e, dependendo da potÃncia de entrada, tambÃm no regime de quasi-soliton. No estudo do ressonador Ãptico em anel foi encontrado que a perda do guia de onda que forma a cavidade anelar diminui a transmissÃo em ambos os regimes, mas mantÃm o mesmo comportamento nÃo linear. O uso de um Ãndice de refraÃÃo nÃo linear com um perfil linear crescente leva à compressÃo ou alargamento temporal, dependendo da potÃncia de entrada, no regime de soliton. No regime de quasi-soliton nÃo foi observado deformaÃÃo temporal dos pulsos de saÃda. Isto indica que, em mÃdia, os pulsos de saÃda estÃo com a mesma duraÃÃo temporal que os pulsos de entrada. Os resultados tambÃm mostraram que hà um aumento da transmissÃo quando um Ãndice de refraÃÃo nÃo linear com um perfil linear crescente à usado. Assim, o decrÃscimo na transmissÃo associado à perda do guia de onda pode ser evitado. As caracterÃsticas de transmissÃo e a forma dos pulsos Ãpticos de saÃda do interferÃmetro Mach-Zehnder e do ressonador Ãptico em anel serÃo de interesse em circuitos Ãpticos e sistemas de comunicaÃÃes totalmente Ãpticos no futuro.

Para a espectroscopia de alta resolução e metrologia óptica em geral, é desejável um laser com linha espectral estável e de alta potência de saída para bombear diferentes tipos de ressonadores, como osciladores paramétricos óticos (OPO Optical Parametric Oscillator). Os lasers de frequência única disponíveis estão no alcance de potência de saída de 10 Watts, enquanto que, dependendo da aplicação e do tipo de OPO, é desejável uma maior potência (> 20 W). Neste trabalho foi desenvolvido um laser de frequência única e alta potência com base em módulos de bombeio por diodos e tendo como meio ativo o granada de alumínio de ítrio dopado com neodímio (Nd:YAG). Dois bastões de Nd:YAG bombeados transversalmente por diodo, foram utilizadas em uma configuração de ressonador em anel com saída polarizada de onda continua (CW continuous-wave), qualidade de feixe modo transversal eletromagnético (TEM00) e potência de saída de 105,2 W. A potência de saída alcançada é, a nosso entender, a mais alta para lasers em anel no modo fundamental transversal polarizado contínuo usando módulos Nd:YAG comuns com bombeamento lateral. O ressonador permitiu a sintonização de potência em uma grande faixa dinâmica e obteve excelente qualidade de feixe, usando uma placa de meia onda entre os dois bastões para compensação de birrefringência. A operação de frequência única foi alcançada usando cristal de granada de térbio-gálio (TGG-Terbium Gallium Garnet), dois imãs e um etalon, com uma potência de saída de 51,60 W e uma largura a meia altura da curva (FWHM) espectral de aproximadamente 17 MHz. / For high resolution spectroscopy, a high power, stable line output laser is desirable for pumping different types of optical parametric oscillator resonators (OPO). Single-frequency lasers are in the range of 10 watts of output power, while, depending on the application and the OPO type, higher power (> 20 W) is desirable. In this work a single frequency high power laser based on diode pumping modules with Nd:YAG as the active medium was developed. Two Nd:YAG bars transversally pumped by diodes were used in a configuration of a CW polarized ring resonator with beam quality TEM00 and output power of 105,2 W. The output power achieved is, to our knowledge, the highest for continuous polarized fundamental mode ring lasers using standard Nd:YAG modules with side pumping. The resonator allowed the tuning power in a large dynamic range and obtained excellent beam quality using a half-wave plate between the two rods for birefringence compensation. The single frequency operation was achieved using a TGG (Terbium Gallium Garnet) crystal, two magnets and an etalon, with an output power of 51.60 W and a 17 MHz full width at half maximum (FWHM) spectral width.

LIMA, José Luiz Sousa. Estudo do desempenho de filtros ópticos interferométricos: interferômetro Mach-Zehnder de fibra óptica e ressonador óptico em anel. 2006. 96 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-05T20:15:39Z No. of bitstreams: 1 2006_tese_jlslima.pdf: 688113 bytes, checksum: 11efdee52324ab34ae806b2466f4f088 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T14:27:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_tese_jlslima.pdf: 688113 bytes, checksum: 11efdee52324ab34ae806b2466f4f088 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T14:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_tese_jlslima.pdf: 688113 bytes, checksum: 11efdee52324ab34ae806b2466f4f088 (MD5) Previous issue date: 2006