[ES] Los sistemas de transmisión óptica no-coherente se emplean actualmente en las redes ópticas de corto alcance (< 80 km), como son las redes de ámbito metropolitano. La implementación más común en el estado del arte se basa en sistemas que emplean multiplexación por división en longitud de onda (WDM, wavelength division multiplexing) de cuatro longitudes de onda (¿) proporcionando un régimen binario de 100 Gbps (4¿×25 Gbps). En los últimos años, los sistemas de transmisión ópticos no-coherentes están evolucionando desde 100 Gbps a 400 Gbps (4¿×100 Gbps). Dado que este mercado comprende un gran número de sistemas, el coste es un parámetro importante que debe ser lo más bajo posible. El objetivo de esta tesis es investigar distintos aspectos del procesado de señal en general y, específicamente, investigar nuevas técnicas de procesado digital de señal (DSP, digital signal processing) que puedan ser utilizadas en sistemas de transmisión óptica no-coherentes empleando la modulación por amplitud de pulsos (PAM, pulse-amplitude modulation). Para que una técnica DSP sea interesante en el contexto de una red óptica WDM no-coherente, esta debe mitigar de manera efectiva al menos una de las tres limitaciones principales que afectan a estos sistemas: limitaciones de ancho de banda, limitaciones por dispersión cromática (CD), y el ruido. En esta tesis se proponen y examinan una serie de algoritmos cuyo su rendimiento es analizado mediante simulación y experimentalmente en laboratorio: - Feed-forward equalizer (FFE): este es el esquema de ecualización más común que se emplea principalmente en las transmisiones ópticas no-coherentes de alto régimen binario. Puede compensar grandes limitaciones en el ancho de banda. - Estimación de la secuencia de máxima verosimilitud (MLSE): el MLSE es un detector óptimo y, por lo tanto, proporciona las mejores prestaciones en detección cuando se abordan las limitaciones por CD y de ancho de banda. - Conformación geométrica de la constelación: en los esquemas de modulación de intensidad óptica multinivel, la distancia entre los niveles de amplitud puede ajustarse adecuadamente (de manera que no son equidistantes) a fin de aumentar la tolerancia de la señal frente al ruido. - Conformación probabilística: técnica diseñada específicamente para esquemas de modulación multinivel. Esta técnica ajusta la probabilidad de cada nivel de amplitud de modo que se incrementa la tolerancia al ruido óptico. - Señalización de respuesta parcial (PRS, partial signaling response): este es un enfoque basado en DSP donde una interferencia entre símbolos (ISI, inter-symbol interference) controlada es introducida intencionalmente de tal manera que la señal resultante requiere menos ancho de banda. La técnica PRS puede adaptarse para combatir también el efecto de CD. - Pre-énfasis digital (DPE, digital pre-emphasis): esta técnica consiste en aplicar el inverso de la función de transferencia del sistema a la señal en el transmisor, lo que reduce el impacto de las limitaciones de ancho de banda en el receptor. - Modulación con codificación Trellis (TCM, Trellis-coded modulation): esquema de modulación que combina elementos de corrección de errores (FEC, forward error correction) con técnicas de partición en conjuntos y modulación multidimensional para generar una señal más resistente al ruido. - Modulación multidimensional por partición en conjuntos: muy similar a TCM, pero sin ningún elemento FEC. Tiene menos ganancias que TCM en términos de tolerancia al ruido, pero no es tan sensible al ISI. Utilizando estas técnicas, esta tesis demuestra que es posible lograr una transmisión óptica con régimen binario de 100 Gbps/¿ empleando componentes de bajo coste. En esta tesis también demuestra regímenes binarios de más de 200 Gbps, lo que indica que la transmisión óptica no-coherente con modulación PAM puede ser una solución viable y eficiente en coste / [CAT] Actualment, s'utilitzen sistemes òptics no coherents en xarxes òptiques de curt abast ( < 80 km), com són les xarxes d'àmbit metropolità. La implementació més comuna que podem trobar en l'estat de l'art es correspon amb sistemes emplenant multiplexació per divisió en longitud d'ona (WDM, wavelength division multiplexing) de quatre longituds d'ona (¿) proporcionant un règim binari de 100 Gbps (4¿×25 Gbps). En els últims anys, els sistemes de transmissió òptica no-coherents han evolucionat des de 100 Gbps cap a 400 Gbps (100 Gbps/¿). Atès que el mercat de sistemes de curt abast compren un gran volum de dispositius òptics instal·lats, el cost unitari és molt important i ha de ser el més baix possible. L'objectiu d'aquesta tesi és analitzar aspectes del processament de senyal en general i, específicament, investigar noves tècniques de processament digital de senyal (DSP, digital signal processing) que puguen ser utilitzades en sistemes de transmissió òptica no-coherent que utilitzen la modulació per amplitud d'impulsos (PAM, pulse-amplitude modulation). Per tal que una tècnica DSP es considere interessant per a una xarxa òptica WDM no-coherent, aquesta ha de mitigar efectivament almenys una de les tres principals limitacions que afecten aquests sistemes: limitacions d'ample de banda, limitacions per dispersió cromàtica (CD), i el soroll. En aquesta tesi s'examinen una sèrie d'algoritmes, el seu rendiment s'analitza per simulació i experimentalment en laboratori: - Feed-forward equalizer (FFE): aquest és l'esquema d'equalització més comú i s'utilitza bàsicament en les transmissions òptiques no coherents d'alt règim binari. Pot compensar grans quantitats de limitacions d'ample de banda. - Estimació de la seqüència de probabilitat màxima (MLSE): el MLSE és un detector òptim i, per tant, proporciona el millor rendiment quan es tracta de limitacions d'ample de banda i de CD. - Conformació geomètrica de la constel·lació: en esquemes de modulació òptica d'intensitat multinivell es pot ajustar la distància entre els nivells d'amplitud (de manera que ja no són equidistants) per augmentar la tolerància del senyal al soroll. - Conformació probabilística: una tècnica dissenyada específicament per als esquemes de modulació multinivell; ajusta la probabilitat de cada nivell d'amplitud de manera que augmenta la tolerància al soroll òptic. - Senyalització de resposta parcial (PRS, partial signaling response): és un enfocament basat en DSP on la interferència entre símbols (ISI, inter-symbol interference) controlada s'introdueix intencionalment de manera que el senyal resultant requereix menys ample de banda. La tècnica PRS es pot adaptar per combatre els efectes del CD. - Pre-èmfasi digital (DPE, digital pre-emphasis): aquesta tècnica consisteix a aplicar la inversió de la funció de transferència del sistema a la senyal en el transmissor de manera que es redueix l'impacte de les limitacions d'ample de banda en la senyal en el receptor. - Modulació amb codificació Trellis (TCM, Trellis-coded modulation): esquema de modulació que combina els elements de correcció d'errors avançats (FEC, forward error correction) amb tècniques de partionament de conjunts i modulació multidimensional per generar un senyal més resistent al soroll. - Modulació multidimensional per partició en conjuntes: molt similar a TCM però sense elements FEC. Té guanys menors que TCM en termes de tolerància al soroll, però no és tan sensible a l'ISI. Mitjançant l'ús d'aquestes tècniques, aquesta tesi demostra que és possible aconseguir una transmissió òptica amb un règim binari de 100 Gbps/¿ utilitzant components de baix cost. Esta tesi també demostra règims binaris de més de 200 Gbps, el que indica que la tecnologia no-coherent amb modulació PAM és una solució viable i eficient en cost per a una nova generació de sistemes transceptors òptics WDM funcionant a 800 Gbps (4¿×200 G / [EN] Non-coherent optical transmission systems are currently employed in short-reach optical networks (reach shorter than 80 km), like metro networks. The most common implementation in the state-of-the-art is the four wavelength (¿) 100 Gbps (4¿×25 Gbps) wavelength division multiplexing (WDM) transceiver. In recent years non-coherent optical transmissions are evolving from 100 Gbps to 400 Gbps (4¿×100 Gbps). Since in the short-reach market the volume of optical devices being deployed is very large, the cost-per-unit of the devices is very important, and it should be as low as possible. The goal of this thesis is to investigate some general signal processing aspects and, specifically, digital signal processing (DSP) techniques required in non-coherent pulse-amplitude modulation (PAM) optical transmission, and also to investigate novel algorithms which could be applied to this application scenario. In order for a DSP technique to be considered an interesting solution for non-coherent WDM optical networks it has to effectively mitigate at least one of the three main impairments affecting such systems: bandwidth limitations, chromatic dispersion (CD) and noise (in optical or electrical domain). A series of algorithms are proposed and examined in this thesis, and their performance is analyzed by simulation and also experimentally in the laboratory: - Feed-forward equalization (FFE): this is the most common equalizer and it is basically employed in every high-speed non-coherent optical transmission. It can compensate high bandwidth limitations. - Maximum likelihood sequence estimation (MLSE): the MLSE is the optimum detector and thus provides the best performance when it comes to dealing with CD and bandwidth limitations. - Geometrical constellation shaping: in multilevel optical intensity modulation schemes the distance between amplitude levels can be adjusted (such that they are no longer equidistant) in order to increase the signal's tolerance to noise. - Probabilistic shaping: another technique designed specifically for multilevel modulation schemes; it adjusts the probability of each amplitude level such that the tolerance to optical noise is increased. - Partial response signaling (PRS): this is a DSP-based approach where a controlled inter-symbol interference (ISI) is intentionally introduced in such a way that the resulting signal requires less bandwidth. PRS can be customized to also mitigate CD impairment, effectively increasing transmission distances up to three times. - Digital pre-emphasis (DPE): this technique consists in applying the inverse of the transfer function of the system to the signal at the transmitter side which reduces the impact of bandwidth limitations on the signal at the receiver side. - Trellis-coded modulation (TCM): a modulation scheme that combines forward error correction (FEC) elements with set-partitioning techniques and multidimensional modulation to generate a signal that is more resistant to noise. - Multidimensional set-partitioned modulation: very similar with TCM but without any FEC elements. It has lower gains than TCM in terms of noise tolerance but is not so sensitive to ISI. By using the techniques enumerated above, this thesis demonstrates that is possible to achieve 100 Gbps/¿ optical transmission bitrate employing cost-effective components. Even more, bitrates higher than 200 Gbps are also demonstrated, indicating that non-coherent PAM is a viable cost-effective solution for next-generation 800 Gbps (4¿×200 Gbps) WDM transceivers. / Prodaniuc, C. (2019). Advanced Signal Processing for Pulse-Amplitude Modulation Optical Transmission Systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/117315 / TESIS

[ES] A lo largo de los últimos años ha ido aumentando el interés por disponer de información del uso y la cobertura del suelo y su cambio en el tiempo. Con la aparición de las imágenes de satélite y la teledetección, ahora se puede obtener y supervisar esta información de la Tierra de forma sistemática. El enfoque de esta Tesis consiste en desarrollar técnicas de detección de cambio mediante el análisis semiautomático de imágenes ópticas multitemporales y de microondas disponibles de forma abierta, con especial énfasis en la detección de desertificación en el norte de Argelia. En primer lugar, se emplea la técnica Change Vector Analysis y se estudian sus resultados en dos áreas diferentes con objeto de validar esta metodología de detección de cambios. Para ello, se realizan clasificaciones supervisadas por píxel, habiendo seleccionado las clases adecuadas por cada información de la escena. En esta fase, se comprueban los resultados obtenidos con diferentes tipos de clasificadores. Así, el clasificador Maximum Likelihood Classifier es el que proporciona una mejor precisión global, igual a 90,71%, en los escenarios bajo test. La evaluación de la calidad se realiza mediante matrices de confusión y sus parámetros derivados, tales como la precisión global y el coeficiente kappa. La fase de búsqueda del umbral óptimo es el punto crítico en esta metodología de detección de cambios. Una posibilidad de establecer el umbral nos lo da el método clásico Double-Window Flexible Pace Search. Los resultados de la discriminación del tipo de cambio se muestran mediante las matrices de transición e índices de cambios, y en formato gráfico mediante mapa de cambios. En segundo lugar, se estudia la detección de cambios aplicada a la desertificación en Argelia mediante datos ópticos. Se desarrolla una metodología basada en la comparación posterior a la clasificación para monitorizar de forma simple la degradación de la tierra. Este método de detección de cambio es el que proporciona los mejores resultados con una precisión global del 95,15%, tras compararlo con la detección con vectores y considerar diferentes parámetros en ambos métodos. En este caso, el clasificador basado en objetos y la técnica Support Vector Machine es el que proporciona los mejores resultados con un 92,91% en termino de precisión global y un valor del coeficiente kappa igual a 0,91, después de comparar las matrices de confusión y sus parámetros derivados. Consecuentemente, se diseña un método de detección de cambios y se evalúa la evolución del cambio en la ciudad de Biskra (Argelia) durante un período de veinticinco años. Los resultados se disponen en formato estadístico (matrices de transición e índices de cambio) y en formato gráfico mediante mapas de distribución de cambios, obteniendo excelentes resultados con un bajo coste en tiempo de operador humano. Finalmente, teniendo en cuenta la creciente disponibilidad de imágenes de microondas, se realiza un estudio añadiendo imágenes radar a los datos ópticos en la metodología previamente seleccionada de detección de desertificación. Después de evaluar diferentes configuraciones para introducir la nueva información en la cadena de procesado, se escoge la integración de la imagen radar en polarización vertical-vertical sin filtrado Speckle después de la fase de segmentación. Esta nueva estrategia, empleando imágenes ópticas y de radar, introduce una mejora significativa sobre los resultados anteriormente obtenidos, con 97,05% de precisión global y 0,96 del coeficiente kappa, ya que las propiedades de la arena seca en la imagen radar hacen que sea más fácilmente identificada. Este nuevo método semiautomático integrando distintos tipos de imágenes reduce el trabajo del analista y produce un informe de detección de cambios fácil de interpretar. La utilidad de este tipo de informe reside en ayudar a las autoridades gubernamentales argelin / [CAT] Al llarg dels últims anys ha anat augmentant l'interés per disposar d'informació de l'ús i la cobertura del sòl i el seu canvi en el temps. Amb l'aparició de les imatges de satèl·lit i la teledetecció, ara es pot obtindre i supervisar aquesta información de la Terra de forma sistemàtica. L'enfocament d'aquesta Tesi consisteix a desenvolupar tècniques de detecció de canvi mitjançant l'anàlisi semiautomática d'imatges òptiques multitemporales i de microones disponibles de forma oberta, amb especial èmfasi en la detecció de desertificació en el nord d'Algèria. En primer lloc, s'empra la tècnica Change Vector Analysis i s'estudien els seus resultats en dues àrees diferents a fi de validar aquesta metodologia de detecció de canvis. Per a això, es realitzen classificacions supervisades per píxel, havent seleccionat les classes adequades per cada informació de l'escena. En aquesta fase, es comproven els resultats obtinguts amb diferents tipus de classificadors. Així, el classificador Maximum Likelihood Classifier és el que proporciona una millor precisió global del 90,71% en els escenaris sota test. L'avaluació de la qualitat es realitza mitjançant matrius de confusió i els seus paràmetres derivats, tals com la precisió global i el coeficient kappa. La fase de cerca del llindar òptim és el punt crític en aquesta metodologia de detecció de canvis. Una possibilitat d'establiment de llindar ens ho dóna el mètode clàssic Double-Window Flexible Pace Search. Els resultats de la discriminació del tipus de canvi es mostren mitjançant les matrius de transició i índexs de canvis, i en format gràfic mitjançant mapa de canvis. En segon lloc, s'estudia la detecció de canvis aplicada a la desertificació a Algèria mitjançant dades òptiques. Es desenvolupa una metodologia basada en la comparació posterior a la classificació per a monitorar de forma simple la degradació de la terra. Aquest mètode de detecció de canvi és el que proporciona els millors resultats amb una precisió global del 95,15% després de comparar-ho amb la detecció amb vectors i considerar diferents paràmetres en tots dos mètodes. En aquest cas, el classificador basat en objectes i la tècnica Support Vector Machine és el que proporciona els millors resultats amb una precisió global igual a 92,91% i un coeficient kappa de 0,91, després de comparar les matrius de confusió i els seus paràmetres derivats. Conseqüentment, es dissenya un mètode de detecció de canvis i s'avalua l'evolució del canvi a la ciutat de Biskra (Algèria) durant un període de vint-i-cinc anys. Els resultats es disposen en format estadístic (matrius de transició i índexs de canvi) i en format gràfic mitjançant mapes de distribució de canvis, obtenint excel·lents resultats amb un baix cost en temps d'operador humà. Finalment, tenint en compte la creixent disponibilitat d'imatges de microones, es realitza un estudi afegint imatges radar a les dades òptiques en la metodologia prèviament seleccionada de detecció de desertificació. Després d'avaluar diferents configuracions per a introduir la nova informació en la cadena de processament, es tria la integració de la imatge radar en polarització vertical-vertical sense filtrat Speckle després de la fase de segmentació. Aquesta nova estrategia, emprant imatges òptiques i de radar, introdueix una millora significativa sobre els resultats anteriorment obtinguts, amb 97,05% de precisió global i 0,96 del coeficient kappa, ja que les propietats de l'arena seca en la imatge radar fan que siga més fàcilment identificada. Aquest nou mètode semiautomàtic integrant diferents tipus d'imatges redueix el treball de l'analista i produeix un informe de detecció de canvis fàcil d'interpretar. La utilitat d'aquest tipus d'informe resideix a ajudar les autoritats governamentals algerianes a prendre les accions adequades en la lluita contra la degradació de la Terra. / [EN] Over the last few years, the interest on the use of land use, land cover and its change in the time has grown. With the appearance of satellite images and Remote Sensing techniques, this type of Earth information can be obtained in a systematic way. The main focus of this Thesis is to develop change detection techniques through semiautomatic analysis of freely available optical and microwave images, with special emphasis on the detection of desertification in the north of Algeria. Firstly, Change Vector Analysis is studied in two different zones in order to validate this change detection technique. For that purpose, supervised classification per pixel is employed with the selection of the appropriate classes for each scene information. In this step, comparison among different types of classifiers is done and Maximum Likelihood Classifier provides the better accuracy equal to 90,71%. Quality evaluation is given by matrices of confusion and its derived parameters, such as global accuracy and kappa coefficient. A critical point in change detection methodology is optimal threshold selection. One possibility for it is given by the classical method Double-Window Flexible Pace Search. The results of change detection are given by transition matrices, change indexes and change maps. Secondly, change detection applied to the issue of desertification in Algeria is studied using optical data. A methodology based on post classification comparison is developed to monitor the degradation of the Earth in a simple way. This method of change detection provides the best results with a value of 95,15% in overall accuracy, after the comparison with Change Vector Analysis and considering different processing parameters in both methods. In this case, the Support Vector Machine classifier based on objects is the one that provides the best results with a remarkable global accuracy of 92,91% and kappa coefficient equal to 0,91, after comparing the confusion matrices and their derived products. Consequently, a change detection method is designed and evaluated in the city of Biskra (Algeria) during a period of twenty-five years. The results are available in statistical format (transition matrices and change indexes) and in graphical format using change distribution maps. The excellent results are obtained with low operator time. Finally, taking into account the increasing availability of microwave images, the addition of radar images to the optical data in the previously selected desertification detection methodology is carried out. After evaluating different configurations, the integration of the radar image in vertical-vertical polarization without Speckle filtering after the segmentation step is chosen. This new strategy employing optical and radar images provides a significant improvement over previous results (with a value of 97,05% in global accuracy and 0,96 in kappa coefficient), since the properties of dry sand in the radar image make it more easily identifiable. This new semiautomatic method integrating different types of images reduces the analyst's work and produces an easily interpretable change detection report. The usefulness of this type of report lies in helping the Algerian government authorities to take appropriate actions to fight against land degradation. / Azzouzi, SA. (2019). Técnicas de detección de cambios mediante teledetección para el desarrollo sostenible y la desertificación [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/117994 / TESIS

[ES] Los sensores ópticos son dispositivos fotónicos sensibles a determinadas magnitudes que se usan precisamente para medir, ya sea de forma absoluta o relativa, esas magnitudes. Medir la temperatura, la presión, la tensión, la humedad o la presencia de un determinado gas son algunas de las funcionalidades que llevan a cabo estos sensores. A lo largo de las últimas décadas multitud de sensores y técnicas de interrogación han sido desarrolladas, lo que ha tenido un increíble impacto en multitud de áreas. Uno de los ejemplos más claro es la arquitectura civil, donde los sensores fotónicos juegan un papel fundamental en la monitorización del estado de las estructuras. A pesar de los buenos resultados conseguidos por los sensores ópticos hasta la fecha, las técnicas de interrogación desarrolladas hasta ahora muestran algunas desventajas. Tiempos de medida altos, baja resolución o una gran complejidad son algunas de ellas. En esta tesis doctoral se presenta el diseño y caracterización de diversos sensores fotónicos basados en las ya conocidas redes de difracción de Bragg así como la implementación de nuevas técnicas de interrogación de dichos sensores para intentar eliminar o reducir esas desventajas. Las técnicas de interrogación desarrolladas en este trabajo se basan en la fotónica de microondas, donde la interacción entre las señales ópticas y eléctricas se usa para detectar en este caso los cambios en una determinada magnitud. Las técnicas desarrolladas en este trabajo buscan ser lo más versátiles y escalables posibles para así poder adaptarse a los requerimientos de diferentes escenarios. Encontramos así técnicas que permiten interrogar a miles de sensores con una gran resolución y sensibilidad así como también técnicas de interrogación de sensores puntuales con una enorme sensibilidad y simplicidad tanto en la interrogación como en el sistema usado para ello. También están presentes los resultados obtenidos mediante la colaboración con el instituto de investigación sueco ACREO para el desarrollo de un sensor de campo eléctrico basado en fibras polarizadas donde se han fabricado varias redes de difracción de Bragg. / [CAT] Els sensors òptics son dispositius fotònics sensibles a determinades magnituds que s'usen precisament per a mesurar, ja siga de forma absoluta o relativa, aquestes magnituds. Mesurar la temperatura, la pressió, la tensió, la humitat o la presència d'un determinat gas són algunes de les funcionalitats que realitzen aquestos sensors. Al llarg de les últimes dècades multitud de sensors i tècniques d'interrogació han sigut desenvolupades, i això ha tingut un impacte increïble a multitud d'àrees. Un dels exemples més clar es l'arquitectura civil, on aquestos sensors juguen un paper fonamental en la monitoratge de l'estat de les estructures. Encara que els resultats aconseguits han sigut bons, les tècniques d'interrogació desenvolupades fins ara mostren alguns desavantatges. Temps de mesurament alt, baixa resolució o una gran complexitat són algun d'ells. A aquesta tesi doctoral es presenta el disseny i caracterització de diversos sensors fotònics basats en les ja conegudes xarxes de difracció de Bragg així com l'implementació de noves tècniques d'interrogació per a intentar eliminar o reduir aquestos inconvenients. Les tècniques d'interrogació desenvolupades en aquest treball es basen en la fotònica de microones, on l'interacció entre les senyals òptiques i elèctriques s'usa per a detectar en aquest cas els canvis en una determinada magnitud. Les tècniques desenvolupades en aquest treball busquen ser el més versàtils i escalables possibles per a poder adaptar-se als requeriments dels diferents escenaris. Trobem així tècniques que permeten interrogar milers de sensors amb una gran resolució i sensitivitat però també tècniques que permeten interrogar sensors puntuals amb una increïble sensitivitat mostrant una gran simplicitat en el seu disseny. També estan presents els resultats obtinguts mitjançant la col¿laboració amb l'institut d'investigació suec ACREO per al desenvolupament d'un sensor de camp eléctric basat en FBGs i en fibres polaritzades. / [EN] Optical sensors are photonic devices sensitive to different magnitudes that are used precisely to measure, in an absolute or a relative way, these magnitudes. These optical sensors are nowadays used to measure temperature, pressure, strain, humidity or the presence of a particular gas. In the past few decades a multitude of photonic sensors and different interrogation techniques have been developed, which had a great impact in dozens of different fields. One of the best examples is civil architecture, in which photonic sensors play a fundamental role in order to monitor the condition of the structures. Despite of the good results showed by photonic sensors, the interrogation techniques used show different drawbacks. A large measurement time, low resolution or great complexity are some of them. In this doctoral thesis the design and characterization of a set of different photonic sensors based on the already known fiber Bragg gratings, along with the implementation of new interrogation techniques, are used in order to eliminate or at least reduce these problems. The interrogation techniques developed in this work are based on Microwave Photonics techniques, in which the interaction between optical and electrical signals is used to detect in this case the changes in a particular magnitude. The techniques showed in this work have been designed in order to be as versatile and scalable as possible to have the opportunity to adapt to any requirement in different scenarios. In this work techniques that are able to interrogate hundreds or even thousands of sensors with great sensitivity and resolution can be found in addition to techniques that are developed to interrogate individual sensors with an enormous sensitivity. The work carried out in collaboration with the Swedish research institute ACREO, based on the development of an electric field sensor based on poled fibers together with FBGs is also present. / Hervás Peralta, J. (2019). Design of photonic sensors based on cavities and new interrogation techniques [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/119754 / TESIS

[ES] La interferometría de baja coherencia (Low Coherence Interferometry, LCI) es una técnica óptica de medida de distancias capaz de alcanzar resoluciones del orden de las micras en la dirección axial de la muestra. Su principio físico está basado en la generación de un patrón de interferencia que, tras ser procesado, permite obtener la información estructural de la muestra estudiada. Entre las aplicaciones de LCI, destaca el área de la medicina, principalmente debido a la naturaleza no invasiva de la técnica. En este sentido, la aplicación más reconocida es la tomografía de coherencia óptica (Optical Coherence Tomography, OCT), donde la obtención de imágenes en 2D y 3D mediante el uso de LCI permite realizar análisis y diagnósticos de diferentes tejidos biológicos. Entre otros campos de aplicación de esta técnica se encuentran el sensado o la caracterización de componentes ópticos. Sin embargo, existen también limitaciones asociadas a los sistemas LCI como su gran volumen y coste, sobre todo cuando se aplica al campo de la medicina, donde son necesarias estructuras ópticas más complejas. Asimismo, existe una importante limitación relacionada con el patrón de interferencia, ya que éste se captura en el dominio óptico donde es altamente sensible a las variaciones de temperatura o las vibraciones. Por estos motivos, el objetivo principal de esta tesis doctoral se centra en el estudio de la técnica LCI a través de su combinación con el campo de la fotónica de microondas (Microwave Photonics, MWP). Las ventajas que puede aportar el campo MWP a LCI son numerosas, donde se puede destacar el análisis del patrón de interferencia en el dominio eléctrico en lugar de en el óptico, o la posibilidad de hacer uso de una tecnología mucho más madura como es la fotónica de microondas. El principio de operación de la técnica, denominada como MWP-LCI, está basado en el análisis de la función de transferencia del sistema cuando se considera una muestra concreta. Las características estructurales de dicha muestra generan diferentes resonancias de RF cuya posición y anchura dentro del espectro eléctrico se relacionan directamente con las diferentes capas de las que está compuesta la muestra. En este sentido, la tesis doctoral se centra, en primer lugar, en la demostración de la analogía existente entre las técnicas LCI y MWP-LCI. Posteriormente, se realizan diferentes propuestas de mejora y evolución a la estructura MWP-LCI más básica. Mediante el análisis teórico de dichas propuestas se demuestra que el uso de los conocimientos del área MWP permite superar las limitaciones ligadas a las primeras propuestas realizadas en MWP-LCI. Asimismo, se incluyen las demostraciones experimentales asociadas a todas las propuestas realizadas, alcanzando un excelente grado de concordancia con los resultados teóricos. Por último, se centra el análisis en los elementos clave que componen estas estructuras: la muestra, la fuente óptica y el elemento dispersivo. A través de las distintas evoluciones realizadas a la técnica MWP-LCI se ha podido demostrar experimentalmente que las sensibilidades alcanzadas se sitúan en torno a los 60 dB junto a resoluciones de 28 µm, siendo sencillo superar 1 cm de rango de operación. / [CAT] La interferometria de baixa coherència (Low Coherence Interferometry, LCI) és una tècnica òptica de mesura de distàncies capaç d'abastar resolucions de l'ordre de les micres en la direcció axial de la mostra. El seu principi físic es basa en la generació d'un patró d'interferència que, en ser processat, permet obtindre la informació estructural de la mostra estudiada. Entre les aplicacions d'LCI, destaca l'àrea de la medicina, principalment a causa de la naturalesa no invasiva de la tècnica. En aquest sentit, l'aplicació més reconeguda és la tomografia de coherència òptica (Optical Coherence Tomography, OCT), en què l'obtenció d'imatges en 2D i 3D mitjançant l'ús d'LCI permet portar a terme anàlisis i diagnòstics de diferents teixits biològics. Entre altres camps d'aplicació d'aquesta tècnica hi ha el sensat o la caracterització de components òptics. Tanmateix, hi ha també limitacions associades als sistemes LCI, com la grossària i el cost, sobretot quan s'aplica al camp de la medicina, en què són necessàries estructures òptiques més complexes. Així mateix, hi ha una limitació important relacionada amb el patró d'interferència, ja que aquest es captura en el domini òptic on és altament sensible a les variacions de temperatura o les vibracions. Així doncs, l'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de la tècnica LCI a través de la seua combinació amb el camp de la fotònica de microones (Microwave Photonics, MWP). En són nombrosos, els avantatges que pot aportar el camp MWP a LCI, entre els quals es pot destacar l'anàlisi del patró d'interferència en el domini elèctric en comptes d'en l'òptic, o la possibilitat de fer ús d'una tecnologia molt més madura, com és la fotònica del microones. El principi d'operació de la tècnica, que s'anomena MWP-LCI, es basa en l'anàlisi de la funció de transferència del sistema quan es considera una mostra concreta. Les característiques estructurals de la susdita mostra generen diferents ressonàncies d'RF, i la seua posició i amplària dins de l'espectre elèctric es relacionen directament amb les diferents capes de què està composta la mostra. En aquest sentit, la tesi doctoral se centra, en primer lloc, en la demostració de l'analogia que existeix entre les tècniques LCI i MWP-LCI. Tot seguit, es porten a terme diferents propostes de millora i evolució a l'estructura MWP-LCI més bàsica. Mitjançant l'anàlisi teòrica de les esmentades propostes es demostra que l'ús dels coneixements de l'àrea MWP permet superar les limitacions lligades a les primeres propostes fetes en MWP-LCI. De la mateixa manera, s'inclouen les demostracions experimentals associades a totes les propostes fetes, amb la qual cosa s'ha assolit un excel·lent grau de concordança amb els resultats teòrics. Finalment, l'anàlisi se centra en els elements clau que componen aquestes estructures: la mostra, la font òptica i l'element dispersiu. A través de les diferents evolucions realitzades a la tècnica MWP-LCI s'ha pogut demostrar experimentalment que les sensibilitats assolides se situen al voltant dels 60 dB junt amb resolucions de 28 µm, tot sent senzill superar 1 cm de rang d'operació. / [EN] Low Coherence Interferometry (LCI) is an optical technique for distance measurements, able to reach the micron scale of resolution in the axial direction of the sample. Its physical principle is based on the generation of an interference pattern which, after processing, can reveal the structural information of the sample studied. Among all the LCI applications, the medical field arises as one of the most relevant, mainly due to the non-invasive nature of the technique. In this sense, the Optical Coherence Tomography (OCT) is one of the most recognizable applications, where the acquisition of 2D and 3D images by using LCI enables the analysis and diagnosis of different biological tissues. Among other fields of application of this technique, we can highlight sensing and the optical components characterization. Nevertheless, LCI systems also suffer from some limitations related to compactness and cost-effectiveness, mainly when it is applied to the medical field where more complex structures are required. Furthermore, it also exists a strong limitation related to the interference pattern mostly due to its acquisition in the optical domain, where it is highly sensitive to vibrations and temperature variations. On this basis, the main objective of this Ph.D. is focused in the study of the LCI technique and its combination with the field of Microwave Photonics (MWP). The benefits that MWP can offer to LCI are numerous, among which we can highlight the analysis of the interference pattern in the electrical domain instead of in the optical domain, or the possibility to make use of a more mature technology as the field of MWP is. The principle of operation of this technique, labelled as MWP-LCI, is based on the analysis of the interference pattern of the system when a certain sample is considered. The structural features of that sample generate different RF resonances where their position and width in the electrical spectrum are directly related to the different layers that compose the sample. In this way, the current Ph.D. is focused, firstly, in the demonstration of the existing analogy between the LCI and MWP-LCI techniques. Afterwards, several upgrade proposals are made to develop the most basic MWP-LCI structure. By the corresponding theoretical analysis of those proposals, it is demonstrated that the use of the MWP field allows the possibility to improve the limitations related to the first demonstrations carried out in MWP-LCI. Moreover, the experimental demonstrations associated to all the proposals are included, showing an excellent agreement with the theoretical results. Finally, the analysis is focused in the key elements that compose these structures: the sample, the optical source and the dispersive element. Through the different improvements applied to the MWP-LCI technique, we have been able to experimentally demonstrate a sensitivity level of 60 dB with resolutions of 27 µm in a working range that can easily exceed 1 cm. / Benítez González, J. (2019). Fotónica de microondas aplicada a la interferometría de baja coherencia [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/123054 / TESIS

[ES] Los efectos no lineales son herramientas valiosas en el procesamiento óptico. El obje-tivo de esta Tesis es contribuir con las nuevas arquitecturas y métodos a este campo, en particular al control de la polarización de la luz con luz y filtrado óptico de señales de microondas. La manipulación de las propiedades de la polarización de la luz en medios guiados es crucial en muchos sistemas ópticos clásicos y cuánticos. Sin embargo, la capacidad de la tecnología actual para definir con precisión el estado de polarización de determina-das longitudes de onda está lejos del nivel de madurez conseguido en el control de la amplitud. En el capítulo 3, se presenta un nuevo enfoque para el control totalmente óptico del estado de polarización con selectividad en longitud de onda, basado en el cambio del retardo fase por medio del stimulated Brillouin scattering. Los experimen-tos muestran que se puede llegar a cualquier punto de la esfera de Poincaré desde un estado de polarización de entrada arbitrario con tan solo una ligera variación en la amplitud de la señal (<2.5 dB). A diferencia de otros esquemas de procesamiento Bri-llouin, la degradación de la figura de ruido es pequeña (1.5 dB para una rotación completa en la esfera, 2pi). Este controlador de polarización completamente óptico puede forjar el desarrollo de nuevas técnicas basadas en la polarización en comunica-ciones ópticas, ingeniería laser, detección, sistemas cuánticos y sondeo basado en luz de sistemas químicos y biológicos. La segunda área de interés de la tesis se centra en el filtrado fotónico de microondas. La fotónica proporciona una implementación alternativa a los filtros de microondas. Las características proporcionadas por el scattering de Brillouin son muy atractivas para el diseño de filtro con especificaciones competitivas. El capítulo 4 está dedicado a los nuevos esquemas para el filtrado fotónico de microondas basado en SBS. En parti-cular, se presenta un método para mejorar la pendiente de los filtros fotónicos de mi-croondas basados en Brilouin. Esta mejora se logra mediante la combinación de las respuestas en ganancia y atenuación del Brillouin sobre la señal modulada en fase. Los resultados experimentales muestran una respuesta paso banda que exhibe una pendiente de 16.7 dB por octava, lo que corresponde con una mejora de 3 veces en comparación con la respuesta Lorentziana natural de la ganancia Brillouin. Sin embargo, la necesi-dad de 3 ondas de bombeo, es decir tres osciladores de microondas, incrementan la complejidad del sistema y dificulta la capacidad de ajuste. Para superar estas limita-ciones, se propone una segunda técnica para mejorar la pendiente de un filtro fotónico de microondas basado en scattering de Brillouin estimulado, el cual mantiene una fácil sintonización. Esta propuesta se basa en la dependencia de la polarización de la ganan-cia del Brillouin en fibras birrefringentes. La presencia de dos respuestas ortogonales de ganancia/atenuación Brillouin en fibras birrefringentes da como resultado dos res-puestas del filtro, que pueden ser sustraídas en un fotodetector balanceado para elimi-nar el lento decaimiento de la respuesta de ganancia natural Lorentziana del Brillouin. Los resultados experimentales muestran que se puede obtener una pendiente del filtro de 8.3 dB/oct. Finalmente, el documento de tesis proporciona conclusiones y actividades futuras abiertas por este trabajo de doctorado. / [CAT] Els efectes no lineals son ferramentes valuoses en el processament òptic. L'objectiu d'aquesta tesi es contribuir amb les noves arquitectures i mètodes a aquest camp, en particular al control de la polarització de la llum amb llum i filtrar òptic de senyals de microones. La manipulació de les propietats de la polarització de la llum en mitjans guiats es cru-cial en molts sistemes òptics clàssics i quàntics. No obstant això, la capacitat de la tecnologia actual per definir amb precisió l'estat de polarització de determinades lon-gituds d'ona està lluny del nivell de maduresa aconseguit en el control de l'amplitud. En el capítol 3, es presenta un nou enfocament per al control totalment òptic de l'estat de polarització amb selectivitat en longitud d'ona, basat en el canvi del retard de fase mitjançant el stimulated Brillouin scattering. Els experiments mostren que es pot arri-bar a qualsevol punt de l'esfera de Poincaré des d'un estat de polarització d'entrada arbitrari amb tant sols una lleugera variació de l'amplitud de la senyal (<2.5 dB). A diferencia d'altres esquemes de processament Brillouin, la degradació de la figura de soroll es petita (1.5 dB per a una rotació completa en l'esfera, 2pi). Aquest controlador de polarització completament òptic pot forjar el desenvolupament de noves tècniques basades en la polarització en comunicacions òptiques, enginyeria làser, detecció, sis-temes quàntics y sondeig basat en llum de sistemes químics i biològics. La segona àrea d'interès de la tesi es centra en el filtrar fotònic de microones. La fo-tònica proporciona una implementació alternativa als filtres de microones. Les caracte-rístiques proporcionades per el scattering de Brillouin son molt atractives per al dis-seny de filtres amb especificacions competitives. El capítol 4 està dedicat als nous esquemes per al filtrat fotònic de microones basat en SBS. En particular, es presenta un mètode per a millorar la pendent dels filtres fotònics de microones basats en Bri-llouin. Aquesta millora s'aconsegueix mitjançant la combinació de les respostes en guany i atenuació del Brillouin sobre la senyal modulada en fase. Els resultats experi-mentals mostren una resposta pas banda que exhibeix una pendent de 16.7 dB per octava, el que correspon amb una millora de 3 vegades en comparació amb la resposta Lorentziana natural del guany Brillouin. Tot i això, la necessitat de 3 ones de bom-beig, es a dir tres oscil·ladors de microones, incrementen la complexitat del sistema i dificulta la capacitat d'ajust. Per superar aquestes limitacions, es proposa una segona tècnica per millorar la pendent d'un filtre fotònic de microones basat en scattering de Brillouin estimulat, el qual manté una fàcil sintonització. Aquesta proposta es basa en la dependència de la polarització del guany del Brillouin en fibres birefringents. La presència de dos respostes ortogonals de guany/atenuació Brillouin en fibres birefrin-gents dona com a resultat dos respostes del filtre, que poden ser sostretes en un fotode-tector balancejat per eliminar el lent decaïment de la resposta de guany natural Lo-rentziana del Brillouin. Els resultats experimentals mostren que es pot obtenir una pendent del filtre de 8.3 dB/oct. Finalment, el document de tesi proporciona conclusions i activitat futures obertes per aquest treball de doctorat. / [EN] Nonlinear effects are valuable tools in the field of optical processing. This Thesis is aimed at contributing with new architectures and methods to this field, in particular to the light-by-light control of polarization and optical filtering of microwave signals. The manipulation of the polarization properties of light in guided media is crucial in many classical and quantum optical systems. However, the capability of current technology to finely define the state of polarization of particular wavelengths is far from the level of maturity in amplitude control. In Chapter 3, a new approach for all-optical control of the state of polarization with wavelength selectivity based on the change of the phase retardance by means of stimulated Brillouin scattering is present-ed. Experiments show that any point on the Poincaré sphere can be reached from an arbitrary input state of polarization with little variation of the signal amplitude (< 2.5 dB). Unlike other Brillouin processing schemes, the degradation of the noise figure is small (1.5 dB for a full 2pi rotation). This all-optical polarization controller can forge the development of new polarization-based techniques in optical communication, laser engineering, sensing, quantum systems and light-based probing of chemical and biological systems. The second area of interest of the Thesis is photonic microwave filtering. Photonics provides an alternative implementation of microwave filters. The features provided by Brillouin scattering are very attractive to design filters with competitive specifications. Chapter 4 is devoted to new schemes for photonic microwave filtering based on SBS. In particular, a method to enhance the filter slope of Brillouin-based photonic microwave filters is presented. This improvement is achieved by the combination of Brillouin gain and loss responses over phase modulated signals. The experimental results show passband responses exhibiting a slope of 16.7 dB per octave, which corresponds with a 3-fold improvement in comparison to the natural Lorentzian response for the same gain. However, the need of three pump waves, i.e. three microwave oscillators, increases the system complexity and make tunability more difficult. To overcome these limitations, a second technique to enhance the slope of a photonic microwave filter based on stimulated Brillouin scattering is proposed, that maintains easy tunability. It relies on exploiting the polarization dependence of Brillouin gain in birefringent fibers. The presence of two orthogonal Brillouin gains/loss in birefringent fibers results in two filter responses that can be subtracted in a balanced photodetector to remove the slow Lorentzian decay of the natural Brillouin gain response. Experimental results show that a filter slope of 8.3 dB/oct can be obtained. Finally, the Thesis document provides conclusions and future activities opened by this PhD work. / Samaniego Riera, DP. (2019). OPTICAL PROCESSING BASED ON BRILLOUIN SCATTERING [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124820 / TESIS

[ES] A día de hoy, las redes de comunicaciones de fibra óptica están alcanzando su capacidad límite debido al rápido crecimiento de la demanda de datos en la última década, generado por el auge de los teléfonos inteligentes, las tabletas, las redes sociales, la provisión de servicios en la nube, las transmisiones en streaming y las comunicaciones máquina-a-máquina. Con el fin de solventar dicho problema, se ha propuesto incrementar la capacidad límite de las redes ópticas mediante el reemplazo de la fibra óptica clásica por la fibra óptica multinúcleo (MCF, acrónimo en inglés de multi-core fiber), la cual es capaz de integrar la capacidad de varias fibras ópticas clásicas en su estructura ocupando prácticamente la misma sección transversal que éstas. Sin embargo, explotar todo el potencial de una fibra MCF requiere entender en profundidad los fenómenos electromagnéticos que aparecen en este tipo de fibras cuando guiamos luz a travésde ellas. Así pues, en la primera parte de la tesis se analizan teóricamente estos fenómenos electromagnéticos y, posteriormente, se estudia la viabilidad de la tecnología MCF en distintos tipos de redes ópticas de transporte, específicamente, en aquellas que hacen uso de transmisiones radio-sobre-fibra. Estos resultados pueden ser de gran utilidad para las futuras generaciones móviles 5G y Beyond-5G en las próximas décadas. Adicionalmente, con el fin de expandir las funcionalidades básicas de las fibras MCF, esta tesis explora nuevas estrategias de diseño de las mismas utilizando la analogía existente entre las ecuaciones que rigen la mecánica cuántica y el electromagnetismo. Con esta idea en mente, en la segunda parte de la tesis se propone diseñar una nueva clase de fibras MCF usando las matemáticas de la supersimetría, surgida en el seno de la teoría de cuerdas y de la teoría cuántica de campos como un marco teórico de trabajo que permite unificar las interacciones fundamentales de la naturaleza (la nuclear fuerte, la nuclear débil, el electromagnetismo y la gravedad). Girando en torno a esta idea surgen las fibras MCF supersimétricas, las cuales nos permiten procesar la información de los usuarios durante la propia propagación de la luz a través de ellas, reduciendo así la complejidad del procesado de datos del usuario en recepción. Finalmente, esta tesis se completa introduciendo un cambio de paradigma que permite diseñar dispositivos fotónicos disruptivos. Demostramos que la supersimetría de mecánica cuántica no relativista, propuesta como una serie de transformaciones matemáticas restringidas al dominio espacial, se puede extender también al dominio del tiempo, al menos dentro del marco de trabajo de la fotónica. Como resultado de nuestras investigaciones, demostramos que la supersimetría temporal puede convertirse en una plataforma prometedora para la fotónica integrada ya que nos permite diseñar nuevos dispositivos ópticos versátiles y ultra-compactos que pueden jugar un papel clave en los procesadores del futuro. Asimismo, con el fin de hacer los resultados principales de esta tesis doctoral lo más generales posibles, se detalla cómo poder extrapolarlos a otros campos de la física como acústica y mecánica cuántica. / [CAT] Avui en dia, les xarxes de comunicacions de fibra òptica estan aconseguint la seua capacitat límit a causa del ràpid creixement de la demanda de dades duante l'última dècada, generat per l'auge dels telèfons intel·ligents, les tablets, les xarxes socials, la provisió de servicis en la núvol, les transmissions en streaming i les comunicacions màquina-a-màquina. Per a resoldre el dit problema, s'ha proposat incrementar la capacitat límit de les xarxes òptiques per mitjà del reemplaçament de la fibra òptica clàssica per la fibra òptica multinúcleo (MCF, acrònim en anglés de multi-core fiber), la qual és capaç d'integrar la capacitat de diverses fibres òptiques clàssiques en la seua estructura ocupant pràcticament la mateixa secció transversal que estes. Tanmateix, explotar tot el potencial d'una fibra MCF requereix entendre en profunditat els fenòmens electromagnètics que apareixen en aquestes fibres quan guiem llum a través d'elles. Així, doncs, en la primera part de la tesi analitzem teòricament aquests fenòmens electromagnètics i, posteriorment, estudiem la viabilitat de la tecnologia MCF en distints tipus de xarxes òptiques de transport, específicament, en aquelles que fan ús de transmissions ràdio-sobre-fibra. Estos resultats poden ser de gran utilitat per a les futures generacions mòbils 5G i Beyond-5G en les pròximes dècades. Addicionalment, a fi d'expandir les funcionalitats bàsiques de les fibres MCF, esta tesi explora noves estratègies de disseny de les mateixes utilitzant l'analogia existent entre les equacions que regixen la mecànica quàntica i l'electromagnetisme. Amb aquesta idea en ment, en la segona part de la tesi proposem dissenyar una nova classe de fibres MCF usant les matemàtiques de la supersimetria, sorgida en el si de la teoria de cordes i de la teoria quàntica de camps com un marc teòric de treball que permet unificar les interaccions fonamentals de la natura (la nuclear forta, la nuclear feble, l'electromagnetisme i la gravetat). Al voltant d'aquesta idea sorgeixen les fibres MCF supersimètriques, les quals ens permeten processar la informació dels usuaris durant la pròpia propagació de la llum a través d'elles, reduint així la complexitat del processament de dades de l'usuari a recepció. Finalment, esta tesi es completa introduint un canvi de paradigma que permet dissenyar dispositius fotónicos disruptius. Demostrem que la supersimetria de mecànica quàntica no relativista, proposta com una sèrie de transformacions matemàtiques restringides al domini espacial, es pot estendre també al domini del temps, almenys dins del marc de treball de la fotónica. Com resultat de les nostres investigacions, demostrem que la supersimetria temporal pot convertir-se en una plataforma prometedora per a la fotònica integrada ja que ens permet dissenyar nous dispositius òptics versàtils i ultracompactes que poden jugar un paper clau en els processadors del futur. Per tal de fer els resultats principals d'aquesta tesi doctoral el més generals possibles, es detalla com poder extrapolar-los a altres camps de la física com ara la acústica i la mecànica quàntica. / [EN] To date, communication networks based on optical fibers are rapidly approaching their capacity limit as a direct consequence of the increment of the data traffic demand in the last decade due to the ubiquity of smartphones, tablets, social networks, cloud computing applications, streaming services including video and gaming, and machine-to-machine communications. In such a scenario, a new class of optical fiber which is able to integrate the capacity of several classical optical fibers approximately in the same transverse section as that of the original one, the multi-core fiber (MCF), has been recently proposed to overcome the capacity limits of current optical networks. However, the possibility of exploiting the full potential of an MCF requires to deeply understand the electromagnetic phenomena that can be observed when guiding light in this optical medium. In this vein, in the first part of this thesis, we analyze theoretically these phenomena and, next, we study the suitability of the MCF technology in optical transport networks using radio-over-fiber transmissions. These findings could be of great utility for 5G and Beyond-5G cellular technology in the next decades. In addition, the close connection between the mathematical framework of quantum mechanics and electromagnetism becomes a great opportunity to explore ground-breaking design strategies of these new fibers that allow us to expand their basic functionalities. Revolving around this idea, in the second part of this thesis we propose to design a new class of MCFs using the mathematics of supersymmetry (SUSY), emerged within the context of string and quantum field theory as a means to unify the basic interactions of nature (strong, electroweak, and gravitational interactions). Interestingly, a supersymmetric MCF will allow us, not only to propagate the light, but also to process the information of users during propagation. Finally, we conclude this thesis by introducing a paradigm shift that allows us to design disruptive optical devices. We demonstrate that the basic ideas of SUSY in non-relativistic quantum mechanics, restricted to the space domain to clarify unsolved questions about SUSY in string and quantum field theory, can also be extended to the time domain, at least within the framework of photonics. In this way, it is shown that temporal supersymmetry may serve as a key tool to judiciously design versatile and ultra-compact optical devices enabling a promising new platform for integrated photonics. For the sake of completeness, we indicate how to extrapolate the main results of this thesis to other fields of physics, such as acoustics and quantum mechanics. / Macho Ortiz, A. (2019). Multi-Core Fiber and Optical Supersymmetry: Theory and Applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124964 / TESIS

[ES] Con el continuo desarrollo de materiales y tecnologías de fabricación durante las últimas tres décadas, la atenuación de la transmisión de las fibras ópticas de polímero (POF) se ha reducido considerablemente. Las POF son ventajosas para las redes domésticas, así como para las interconexiones de almacenamiento, y tienen ventajas significativas para muchas aplicaciones de detección, que incluye el límite alto de tensión elástica, alta resistencia a la fractura, alta flexibilidad en la flexión, alta sensibilidad a la tensión y coeficientes termoópticos negativos. Esta tesis consigue mejorar la tecnología de irradiación con láser para POF e investiga dispositivos especiales basados en redes de difracción en POF para comunicaciones ópticas, microondas, fotónica y detección. En particular, desarrollamos la tecnología de fabricación rápida de FBGs en POF con un estudio detallado y la optimización de los parámetros de fabricación de redes de difracción de Bragg en fibra (FBG). Los resultados más destacados incluyen un FBG uniforme de 8 dB con un solo pulso láser Nd: YAG (26 nsm) (8 ns) basado en fibra dopada con BDK, que es el tiempo más corto presentado hasta ahora para la fabricación de FBGs en POF. La irradiación de fibras ópticas de polímero utilizando diferentes materiales basado en el láser KrF a 248 nm permitió demostrar un mejor rendimiento en comparación con el sistema que emplea el láser He-Cd a 325 nm. Además, se fabricaron FBGs uniformes en POFs de índice escalón dopadas con TS en menos de 1 segundo mediante la repetición de pulsos con baja energía. Finalmente, el estudio de la irradiación UV con pulsos de baja energía para la fabricación de redes de difracción estables permitió ahorrar energía en el proceso de fabricación de FBGs en POF, como uno de los principales requisitos para la producción en masa. Basándonos en la tecnología de fabricación mejorada, nos centramos en la fabricación de redes de difracción con diferentes estructuras: se fabricó un FBG con desplazamiento de fase utilizando dos pulsos de 15 ns a 248 nm KrF superpuestos por el método de Moiré; el primer FBG con chirp sintonizable se logró utilizando un solo pulso corto del láser, que abrió nuevas perspectivas a las aplicaciones basadas en redes de difracción con chirp en POF; también se propuso un nuevo método basado en gradientes térmicos para obtener FBG con chirp en POF basadas en FBG uniformes, y se demostró como la forma más conveniente publicada hasta la fecha para lograr este tipo de FBGs no uniformes en POF; y, finalmente, también se han fabricado redes de difracción de largo período utilizando un proceso de fabricación de corto tiempo, especialmente en comparación con investigaciones anteriores. En la última parte de la tesis, y en base a los dispositivos basados en redes de difracción obtenidos a lo largo de este trabajo, se han propuesto varias aplicaciones . De manera similar a los FBG en fibra de sílice, los FBGs con chirp en POF tienen muchas aplicaciones futuras en las áreas de comunicaciones ópticas y de los sensores. Este documento describe la aplicación de detección de tensión basada en una FBG con chirp sintonizable en POF, su aplicación para detección térmica en sistemas biomédicos; e ilustra el potencial de los dispositivos de dispersión sintonizables en el campo de las comunicaciones ópticas, bien como compensación de dispersión o en fotónica de microondas. / [CAT] Amb el continu desenvolupament de materials i tecnologies de fabricació durant les últimes tres dècades, l'atenuació de la transmissió de les fibres òptiques de polímer (POF) s'ha reduït considerablement. Els POF són avantatjosos per a les xarxes domèstiques, així com per a les interconnexions d'emmagatzematge, i tenen avantatges significatius per a moltes aplicacions de detecció, inclosos els límits de tensió elàstica alta, alta resistència a la fractura, alta flexibilitat en la flexió, alta sensibilitat a la tensió i potencials coeficients termoópticos negatius. Aquesta tesi va millorar la tecnologia d'irradiació amb làser per a POF i va investigar dispositius basats en xarxes difracció de Bragg (FBG) especials en POF per a comunicació òptica, microones, fotònica i detecció. En particular, desenvolupem la tecnologia de fabricació ràpida de FBG en POF amb un estudi detallat i l'optimització dels paràmetres per a la seua fabricació. Els punts destacats dels resultats inclouen un FBG uniforme de 8 dB amb un sol pols del làser Nd: YAG (266 nm) (8 ns) basat en fibra dopada amb BDK, que és el temps més curt reportat per a la fabricació de POF FBG. La irradiació de fibres òptiques de polímer utilitzant diferents materials sota el sistema de làser KrF a 248 nm va permetre demostrar un millor rendiment en comparació amb el sistema de làser Kimmon de 325 nm. A més, els FBG uniformes en el POF dopat amb TS d'índex escalonat es van aconseguir amb menys d'1 segon mitjançant la repetició de polsos de control i l'energia baixa de pols. Finalment, l'estudi de la irradiació d'energia de pols per a la fabricació de FBGs estables va permetre estalviar energia en el procés de fabricació de FBGs en POF, com un dels principals objectius de la producció en massa. Basant-nos en la tecnologia de fabricació millorada, ens centrem en la fabricació de diferents estructures de xarxes de difracció: es va fabricar un FBG amb desplaçament de fase utilitzant dos polsos de 15 ns a 248 nm KrF superposats pel mètode de Moiré; el primer FBG amb chirp sintonitzable es va aconseguir utilitzant un sol pols curt de làser, que va obrir les aplicacions basades en FBG amb chirp en POF; també es va proposar un nou mètode amb gradients tèrmics per a obtindre FBG en POF basat en FBG uniformes, i es va demostrar com la forma més convenient publicada fins hui per a aconseguir FBG POF estimulada; i, finalment, també s'han aconseguit xarxes de llarg període utilitzant un procés de fabricació de curt temps, especialment en comparació amb investigacions anteriors. Finalment, sobre la base dels dispositius de xarxes de difracció obtinguts al llarg d'aquest treball, s'han proposat diverses aplicacions potencials en aquesta tesi. De manera similar que per als FBG amb silici, el FBG amb chirp en POF té moltes aplicacions potencials en comunicacions òptiques i a l¿àrea de sensors. Aquest document descriu l'aplicació de detecció de tensió basada en FBG amb chirp sintonitzable en POF; a més, l'aplicació de detecció tèrmica en sistemes biomèdics; i el potencial dels dispositius de dispersió sintonitzables en les comunicacions òptiques, com per eixample a la compensació de dispersió o a la fotònica de microones. / [EN] With the continuing development of material and fabrication technologies over the last three decades, the transmission attenuation of polymer optical fibers (POF) has been greatly decreased. POFs are advantageous for home networks as well as storage interconnections and have significant advantages for many sensing applications, including high elastic strain limits, high fracture toughness, high flexibility in bending, high sensitivity to strain and potential negative thermo-optic coefficients. This thesis improved the laser irradiation technology for POF and investigated special grating devices in POF for optical communication, microware photonics and sensing. In particular, we developed fast POF grating fabrication technology with a detailed study and optimization of the polymer optical fiber Bragg grating (POFBG) fabrication parameters. Highlights of the results include an 8 dB uniform POFBG with one single Nd:YAG (266nm) laser pulse (8 ns) based on BDK doped fiber, which is the shortest time ever reported for POFBG fabrication. The irradiation of polymer optical fibers using different materials under 248 nm KrF laser system allowed to demonstrate a better performance compared with 325 nm Kimmon laser system. Furthermore, uniform FBGs in step-index TS doped POF were achieved with less than 1 second by means of controlling pulse repetition and low pulse energy. Finally, the study of low UV pulse power irradiation for fabricating stable gratings allowed to save energy in the POF grating fabrication process, as one of the main goals for mass production. Based on the improved fabrication technology, we focused on the fabrication of different grating structures: a phase-shifted FBG was fabricated by using two 15 ns 248 nm KrF pulses overlapped by Moiré method; the first tunable chirped FBG was achieved by using a single laser short pulse, which opened the applications based on chirped POF BGs; also a novel thermal annealing method was proposed to obtain chirped POFBGs based on uniform FBGs, and proved as the ever published most convenient way to achieve chirped POFBG; and finally, long period gratings have been also achieved by using a short time fabrication process, specially when compared with previous research. Finally, based on the grating devices obtained throughout this work, several potential applications have been proposed in this thesis. Similarly, to silica chirped FBG, chirped FBG in POF have many potential applications in optical communications and sensing area. This document described the potential strain sensing application based on tunable chirped POFBG; also, the thermal detection application in bio-medical systems; and the potential of tunable dispersion devices in optical communications, i.e., dispersion compensation or microwave photonics. / Min, R. (2019). Polymer optical fiber gratings for microwave photonics and communications application [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125473 / TESIS

[ES] La tecnologia en fases de paquets es va convertir en dècades enrere en la indústria del radar. Avui en dia, la matriu de fases o la formació de bigues s'està convertint en una necessitat per a la comunicació digital. L'explotació d'un sistema de transmissió de feixos ajudarà a reduir el consum total d'energia de les estacions base i dels equips d'usuaris. També permetrà al servei oferir dades molt més elevades i millorar la qualitat del servei. La investigació sobre la comunicació digital i la comunicació requereix una antena i un maquinari compatible. El maquinari hauria de ser capaç de gestionar diferents escenaris i enfocaments per a problemes de comunicació mòbil. Hi ha diversos sistemes utilitzats per a la investigació de la formació de bigues, especialment per a la comunicació mòbil. Aquests sistemes pateixen de diverses deficiències. Són cares d'implementar, no adaptatives i fixades a una arquitectura relacionada amb determinat algorisme de generació de feixos o amb un nombre d'elements d'array fix. En aquesta tesi es proposa un nou sistema de matrius per fases. Aquest sistema es podria explotar per a la investigació en problemes de comunicació mòbil o radar. Està compost per una xarxa d'antenes planes de 8x1, canals de conversió de RF a banda base i processador de banda base. Es fa una estimació de la transformació de fases i de la DOA en mostres digitals de banda base. Això proporciona al sistema dinàmica quant als algorismes provats. Amb aquesta finalitat, es fan servir juntes SDR àgils per adquirir senyals de la matriu d'antenes i convertir-les en fluxos de dades digitals. Els fluxos de dades es processen després en un processador de banda base basat en FPGA. A més de ser baixos en costos i assequibles per part de petits instituts d'investigació i investigacions independents, el sistema es pot ajustar per portar més elements de matriu d'antenes. La matriu monopola plana de 8x1 està dissenyada, simulada i mesurada. Es combinen i descriuen les característiques d'impedància i de radiació. Els SDR s'introdueixen i es calibren per al funcionament de diversos elements i s'introdueixen els mètodes de calibratge per incerteses de fase i amplitud. El rendiment global del sistema es prova mitjançant diferents algorismes de formulació de feixos i algorismes de direcció d'estimació d'arribada. Els resultats de la mesura mostren que el sistema és fiable. S'aconsegueix un model de beamformació amb bona resolució i un rebuig elevat de la interferència. La estimació de la direcció d'arribada és precisa. / [CA] La tecnología de matriz en fase hizo una rotación en la industria del radar hace décadas. Hoy en día, la matriz en fase, o formación de haz, se está convirtiendo en una necesidad para la comunicación digital. La explotación de la formación de haz ayudaría a reducir el consumo de energía general de las estaciones base y el equipo del usuario. También permitirá que el servicio brinde datos mucho más altos y mejore la calidad del servicio. La investigación sobre la formación y comunicación de haces digitales requiere un conjunto de antenas y hardware compatible. El hardware debe ser capaz de manejar diferentes escenarios y enfoques para problemas de comunicación móvil. Hay varios sistemas utilizados para la investigación de conformación de haz, especialmente para la comunicación móvil. Estos sistemas sufren de varias deficiencias. Son costosos de implementar, no adaptativos y fijos a una arquitectura relacionada con cierto algoritmo de conformación de haz o con un número de elementos de arreglo fijo. En esta tesis, se propone un nuevo sistema matricial por fases. Este sistema podría ser explotado para la investigación en comunicaciones móviles o problemas de radar. Está compuesto por un conjunto de antenas planas de 8x1, canales de conversión de RF a banda base y procesador de banda base. La formación de haz y la estimación de DOA se realizan en muestras digitales de banda base. Esto proporciona al sistema dinamismo con respecto a los algoritmos probados. Para ese propósito, las tarjetas SDR ágiles se utilizan para adquirir señales de la red de antenas y convertirlas en flujos de datos digitales. Los flujos de datos se procesan en un procesador de banda base basado en FPGA. Además de ser de bajo costo y asequible para los pequeños institutos de investigación e investigaciones independientes, el sistema se puede ajustar para llevar más elementos de la red de antenas. El conjunto monopolo plano 8x1 está diseñado, simulado y medido. La correspondencia de impedancia y las características de radiación se representan y describen. Los SDR se introducen y se calibran para la operación de elementos múltiples y se introducen los métodos de calibración para las incertidumbres de fase y amplitud. El rendimiento general del sistema se prueba mediante diferentes algoritmos de conformación de haz y algoritmos de estimación de la dirección de llegada. Los resultados de las mediciones muestran que el sistema es confiable. Se logra una conformación de haz con buena resolución y alto rechazo de interferencia. Dirección de estimación de la llegada es precisa. / [EN] Phased array technology made a turnover in radar industry decades ago. Nowadays, phased array, or beamforming, is becoming a necessity for digital communication. Exploiting beamforming would help in reducing the overall power consumption of base stations and user equipment. It will also enables the service to provide much higher datarates and enhance the quality of service. Research on digital beamforming and communication requires antenna array and compatible hardware. The hardware should be capable of handling different scenarios and approaches for mobile communication problems. There are several systems used for beamforming research especially for mobile communication. These systems suffer from several deficiencies. They are either expensive to implement, not adaptive and fixed to an architecture related to certain beamforming algorithm or with fixed array elements number. In this thesis, a new phased array system is proposed. This system could be exploited for research in mobile communication or radar problems. It is composed of 8x1 planar antenna array, RF to baseband conversion channels and base band processor. Beamforming and DOA estimation is done on base band digital samples. This provides the system with dynamicity regarding tested algorithms. For that purpose, agile SDR boards are used to acquire signals from antenna array and convert them to digital data streams. Data streams are then processed in an FPGA based base band processor. In addition to being low in cost and affordable by small research institutes and freelancing researches, the system can be adjusted to carry more antenna array elements. The 8x1 planar monopole array is designed, simulated and measured. Impedance matching and radiation characteristics are plotted and described. SDRs are introduced and calibrated for multi-element operation and calibration method for phase and amplitude uncertainties are introduced. Overall system performance is tested by different beamforming algorithms and direction of arrival estimation algorithms. Measurement results show that the system is reliable. Beamforming with good resolution and high interference rejection is achieved. Direction of arrival estimation is accurate. / Haroun, MH. (2019). 8×1 Antenna Array System for Uplink Beamforming in LTE-A and 5G NR [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/129852 / TESIS

[ES] Actualmente existe un creciente número de estudios que muestran resultados prometedores en intervenciones basadas en realidad virtual en diferentes poblaciones neurológicas, con especial énfasis en poblaciones que han sufrido un ictus. El interés en la realidad virtual se basa en su capacidad para recrear entornos controlados, inmersivos e interactivos que involucran a los participantes en ejercicios intensos y personalizados, características clave en las intervenciones efectivas de neurorrehabilitación. La interacción, así como la representación corporal del usuario en un mundo virtual, suelen estar mediadas a través de entes virtuales, o avatares, que representan síncronamente movimientos corporales reales o responden a eventos mediante dispositivos de entrada externos. Los avatares no solo proporcionan un ancla en el mundo virtual para las tareas visomotoras, sino que su morfología también puede tener implicaciones en el comportamiento de los usuarios. Si bien una gran cantidad de estudios se han centrado en comprender los mecanismos subjetivos subyacentes a una exposición de realidad virtual (presencia y corporización o embodiment, principalmente) en individuos sanos, la transferencia de estos hallazgos a individuos con ictus no es evidente y permanece sin explorar. La presencia se define como el grado en que un individuo es incapaz de reconocer que una experiencia es generada por ordenador. A su vez, la corporización se define como la auto conciencia que un individuo tiene de su propio cuerpo. Estudios previos han identificado diferentes componentes que constituyen la corporización, incluyendo la propiedad, la localización y la agencia. La posible variación de dichos mecanismos podría afectar a la experiencia dentro de un entorno virtual y, en última instancia, a la efectividad clínica de las intervenciones de neurorrehabilitación. El objetivo principal de este trabajo es salir al paso de esta incógnita, determinando y comparando la presencia y la corporización en un entorno virtual en usuarios sanos y con ictus. El presente trabajo incluye cuatro estudios con sujetos sanos y con ictus, que se realizaron con dicho objetivo. Adicionalmente, se realizaron dos estudios complementarios donde se caracterizaron los sistemas de estimulación audiovisual y de registro del movimiento utilizados en este experimento. En el primer estudio se analizó la relación entre la presencia y la inmersión de los usuarios sanos durante una tarea en un entorno virtual mostrado mediante un casco de realidad virtual, donde los usuarios interaccionaban mediante movimientos corporales, detectados con un dispositivo de captura de movimiento. Los siguientes dos estudios caracterizaron las respuestas subjetivas, comportamentales y fisiológicas de la sensación de corporización en sujetos sanos y en individuos con ictus. Se utilizó la ilusión de la mano de goma para analizar la propiedad y la localización en ausencia de movimiento. Los resultados de estos estudios indican que los individuos con ictus parecen ser más propensos a sentir propiedad sobre un elemento externo a su cuerpo que los sujetos sanos. Además, a través de estos estudios se pudieron determinar otros efectos como la variación de la corporización con la edad en sujetos sanos o la respuesta muscular en sujetos con ictus y su relación con esta sensación. El último estudio caracterizó la interacción de la presencia y la corporización tanto en sujetos sanos como con ictus en un entorno virtual, homólogo al utilizado previamente. Los resultados derivados de este estudio proporcionan la primera evidencia de que los individuos con ictus pueden experimentar la sensación de presencia y corporización con algo menos de intensidad, pero de manera comprable a sujetos sanos. Estos hallazgos confirman la vivacidad de la experiencia virtual tras un ictus, lo cual podría constituir la base de la efectividad de las intervenciones de neurorrehabilitación medi / [CAT] Actualment existeix un creixent nombre d'estudis que mostren resultats prometedors en intervencions basades en realitat virtual incloent diferents poblacions neurològiques, amb especial èmfasi en poblacions amb seqüeles d'ictus. L'interès en la realitat virtual es basa en la seua capacitat per recrear entorns controlats, immersius i interactius que involucren als participants en exercicis intensos i personalitzats, característiques claus en les intervencions efectives de neurorrehabilitació. La interacció, així com la representació corporal de l'usuari en un món virtual, sol estar facilitada a través d'ens virtuals o avatars, que representen sincrònicament moviments corporals reals o que responen a esdeveniments determinants mitjançant dispositius d'entrada externs. Els avatars no només proporcionen una àncora en el món virtual per a les tasques visiomotores, sinó que amb la seua morfologia també poden tindre implicacions al comportament dels usuaris. Tot i que una gran quantitat d'estudis s'han centrat en comprendre els mecanismes subjectius subjacents a una exposició de realitat virtual (presència i corporització o embodiment, principalment) en individus sans, la transferència d'aquests descobriments a individus amb ictus no és evident i roman sense explorar. La presència es defineix com el grau amb què un individu no és capaç de reconèixer que una experiència es generada per un ordinador. Així mateix, la corporització es defineix com l'autoconsciència que un individu té del seu propi cos i està dividida en tres constructes: la propietat, la localització i l'agència. Les possibles variacions d'aquests mecanismes poden afectar a l'experiència dins d'un entorn virtual i, en última instància, a l'efectivitat clínica de les intervencions de neurorrehabilitació. L'objectiu principal d'aquest treball és respondre aquesta incògnita, determinant i comparant la presència i la corporització a un entorn virtual amb usuaris sans i amb ictus. El present treball inclou quatre estudis amb subjectes sans i amb ictus, que es van realitzar amb aquest objectiu. Addicionalment, es van realitzar dos estudis complementaris prèviament on es van caracteritzar els sistemes d'estimulació audiovisual i de registre del moviment utilitzats. Al primer estudi, es va analitzar la relació entre la presència i la immersió en usuaris sans durant una tasca a un entorn virtual mostrat mitjançant un casc de realitat virtual, on el usuaris interaccionaven a través de moviments corporals, detectats amb un dispositiu de captura de moviment. Els següents dos estudis van caracteritzar les respostes subjectives, de comportament i fisiològiques de la sensació de corporització en subjectes sans i individus amb ictus. Es va utilitzar la il·lusió de la mà de goma per analitzar la propietat i la localització en absència de moviment. Els resultats d'aquests estudis indicaren que els individus amb ictus semblen ser més propensos a sentir propietat sobre un element extern al seu cos que els subjectes sans. A més a més, mitjançant aquests estudis es van poder determinar altres efectes com la variació de la corporització amb l'edat en subjectes sans o la resposta muscular en subjectes amb ictus i la seua relació amb aquesta sensació. L'últim estudi va caracteritzar la interacció de la presència i la corporització tant en subjectes sans com ictus a un entorn virtual, homòleg al utilitzat prèviament. Els resultats derivats d'aquest estudi proporcionen la primera prova de què els individus amb ictus poden experimentar la sensació de presència i corporització de manera semblant a subjectes sans, si bé amb menys intensitat. Aquests descobriments confirmen la vivacitat de l'experiència virtual després d'un ictus, la qual cosa podria constituir la base de l'efectivitat de les intervencions de neurorrehabilitació mitjançant entorns de realitat virtual. / [EN] An increasing number of studies report promising results of virtual reality (VR)-based interventions in different neurological populations, with particular emphasis on stroke. Interest on VR is based on its ability to recreate controlled, immersive, and interactive environments that engage participants in intensive and customized exercises. Importantly, these features have been repeatedly reported as pillars of effective neurorehabilitation interventions. Interaction and bodily presence in the virtual world is usually mediated through virtual selves, or avatars, which synchronously represent actual body movements or respond to events on external input devices. Embodied self-representations in the virtual world not only provide an anchor for visuomotor tasks, but their morphology can also have behavioral implications. While a significant body of research has focused on the underlying subjective mechanisms of exposure to VR (mainly presence and embodiment) on healthy individuals, the transference of these findings to individuals with stroke is not evident and remains unexplored. The sense of presence can be defined as the degree to which an individual is unable to recognize that an experience is computer-generated. Classical definitions of embodiment have resorted to the concept of bodily self-consciousness. Previous research has identified different constitutive components of embodiment, including body-ownership, self-location, and agency. The possible variation of these mechanisms could affect the experience and, ultimately, the clinical effectiveness of neurorehabilitation interventions. The main objective of this work is to delve into these questions, by determining and comparing the sense of embodiment and presence in a virtual environment of a sample of healthy subjects and individuals with stroke. The present work includes four primary studies involving healthy people and people with stroke and two complementary studies that aimed to characterize the audiovisual stimulation devices and motion tracking systems used. The first primary study investigated the connection between presence and immersion in healthy subjects during a task in a virtual environment displayed by a VR headset. Participants interacted through body movements, detected with a motion tracking device. The following two primary studies determined the subjective, behavioural, and physiological responses to embodiment in healthy subjects and individuals with stroke. These studies used the rubber hand illusion to investigate body-ownership and self-location in absence of movement. The results of these studies indicated that individuals with stroke appear to be most likely to feel body-ownership over an external body part than healthy subjects. Moreover, these studies explored other effects, such as the dependence of embodiment with age in healthy subjects or the muscular responses in individuals with stroke and its relation to embodiment. The last primary study investigated the interaction of presence and embodiment both in healthy subjects and individuals with stroke in a virtual environment, homologous to the one used previously. The results of this study provided first evidence that individuals with stroke experiment comparable (but slightly lower) sense of embodiment and presence to healthy controls during exposure to VR. These findings confirm the vivacity of the virtual experience after a stroke, which could constitute the basis for the effectiveness of neurorehabilitation interventions using VR environments. / Borrego González, A. (2019). RELACIÓN DE LA PRESENCIA Y LA CORPORIZACIÓN EN REALIDAD VIRTUAL EN INDIVIDUOS CON ICTUS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/135256 / TESIS

Las medidas de complejidad son un conjunto de métodos estadísticos que permiten estimar la regularidad de un sistema. Estos métodos se basan en técnicas de análisis no lineal de forma que se pueda caracterizar un señal sin hacer asunciones implícitas de estacionariedad o ergocidad de la misma. Estos métodos se están aplicando ampliamente sobre señales biológicas debido a la naturaleza de las mismas. Las señales biológicas se caracterizan por ser irregulares, no lineales y variables en el tiempo, de forma que los métodos tradicionales de análisis lineal no consiguen caracterizar su comportamiento completamente. Estas medidas funcionan muy bien en la práctica, ya que consiguen extraer información de las señales que de otra forma no es posible. Entre otras capacidades, consiguen diferenciar estados patológicos, precedir la aparición de un ataque epiléptico o distinguir entre estados del sueño. Pero su aplicación presenta cierta controversia, ya que carecen de una caracterización que indique al usuario qué medida aplicar en función de las características del registro, cómo debe ser aplicada o incluso c´omo interpretar los resultados obtenidos. En este trabajo se ha propuesto abordar una caracterización de algunas de las medidas de complejidad de uso más común. Se muestra una caracterización de la entropía aproximada (ApEn), la entropía muestral (SampEn), la entropía en multiples escalas o multiescala (MSE), el análisis de fluctuaciones sin tendencias (DFA), la entropía cuadrada de R´enyi (RSE) y el coeficiente de entropía muestral (CosEn), ante situaciones en las que las señales han perdido muestras o cuya longitud es limitada. La pérdida de muestras es algo muy común en la actualidad, dónde la mayoría de los registros se hacen de forma ambulatoria y el espacio de almacenamiento es limitado (compresión de datos) o la transmisión se hace de forma inalámbrica, donde el canal puede presentar condiciones inestables o interferencias que causen la pérdida de muestras, bien de forma uniforme o aleatoria. La longitud limitada de los registros puede deberse, entre otras posibilidades, a que la toma de datos se ha realizado de forma manual o ´esta resulta incómoda para el paciente. Se presenta una caracterización paramétrica de las medidas para las señales de longitud reducidas y se proponen dos métodos de optimización no supervisada para el análisis de registros de corta duración con RSE o CosEn. Este trabajo muestra cómo las medidas de entropía consideradas, presentan un comportamiento similar ante una misma situación, conservando las capacidad de separabilidad entre clases, indepedientemente del registro biológico analizado, siempre y cuando la medida se use de forma correcta. SampEn se ha erigido como la medida más estable y de mayor aplicabilidad en registros de duración media (300<N <5000) cuando las señales pierden muestras, tanto de forma aleatoria, como uniforme manteniendo coeficientes de correlación cruzados por encima de 0.8 hasta un 70% de pérdidas. Si las señales presentan desviaciones estándar altas o gran variabilidad, se recomienda la aplicación de MSE ya que introduce un suavizado y decorrelaci´on de los patrones. En señales de corta duración (100 < N < 300) se recomienda el uso de DFA, ya que permite una caracterización de la complejidad de forma estable y robusta aunque con un coste computacional alto y la necesidad de realizar una inspección visual para determinar el número de coeficientes de escalado necesarios. Finalmente, en señales de muy corta duración (N < 100) se recomienda el uso de CosEn. Se han conseguido segmentar señales de HTA en humanos de apenas 55 muestras, algo muy novedoso, con mejores estadísticos que RSE. / Cirugeda Roldán, EM. (2014). Medidas de entropía en el procesado de señales biológicas: robustez y caracterización frente a pérdida de muestras y longitud de los registros [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39343 / Alfresco