Analysis of the spectral response of fractal antennas related with its geometry and current paths

Fractal antennas have been proposed to improve the bandwidth of resonant structures and optical antennas. Their multiband characteristics are of interest in radiofrequency and microwave technologies. In this contribution we link the geometry of the current paths built-in the fractal antenna with the spectral response. We have seen that the actual currents owing through the structure are not limited to the portion of the fractal that should be geometrically linked with the signal. This fact strongly depends on the design of the fractal and how the different scales are arranged within the antenna. Some ideas involving materials that could actively respond to the incoming radiation could be of help to spectrally select the response of the multiband design.

Detectivity comparison of bolometric optical antennas

The practical application of optical antennas in detection devices strongly depends on its ability to produce an acceptable signal-to-noise ratio for the given task. It is known that, due to the intrinsic problems arising from its sub-wavelength dimensions, optical antennas produce very small signals. The quality of these signals depends on the involved transduction mechanism. The contribution of different types of noise should be adapted to the transducer and to the signal extraction regime. Once noise is evaluated and measured, the specific detectivity, D*, becomes the parameter of interest when comparing the performance of antenna coupled devices with other detectors. However, this parameter involves some magnitudes that can be defined in several ways for optical antennas. In this contribution we are interested in the evaluation and comparison of D_ values for several bolometric optical antennas working in the infrared and involving two materials. At the same time, some material and geometrical parameters involved in the definition of noise and detectivity will be discussed to analyze the suitability of D_ to properly account for the performance of optical antennas.

Fabricación de nanocontactos para células solares: invisibilidad y resonancias plasmónicas

Los dispositivos opto-electrónicos, tales como las células solares, las pantallas planas y los diodos LED (del inglés light emitting diodes), necesitan contactos eléctricos en la cara frontal por la que entra o sale la luz del dispositivo. Estos contactos causan pérdidas por reflexión y absorción de luz (sombra) y por resistencia eléctrica. En una primera aproximación estas pérdidas son contrapuestas, lo que mejora la sombra empeora la resistencia y viceversa. Hasta ahora esto se ha entendido como un compromiso inevitable que limita la eficiencia de conversión energética de los dispositivos opto-electrónicos: disminuir las pérdidas por resistencia eléctrica implica necesariamente aumentar las pérdidas ópticas por sombra. Esta tesis se ha encaminado a tratar de superar esta dificultad a través de la nanoestructuración de la malla de contacto frontal, con especial énfasis en el caso de las células solares de concentración. El objetivo es poder reducir simultáneamente las pérdidas por sombreado y resistencia en serie de la malla. Hemos encontrado, en base a experimentos, teoría y simulaciones, que para tamaños de linea pequeños, en el umbral del régimen de Rayleigh, pero no lo suficientemente pequeños como para que se den las resonancias plasmónicas más intensas (de tipo dipolar), los contactos hacen menos sombra de la que corresponde a su área geométrica. Se puede decir que los contactos se vuelven parcialmente invisibles. En una primera parte de introducción se ha presentado la influencia de la malla en las pérdidas por resistencia en serie producidas en la célula. Se ha analizado el peso de las distintas variables y se ha escogido la reducción del espaciado entre líneas como alternativa a desarrollar. Para no afectar a otras variables, se ha reducido acordemente la anchura de línea manteniendo el factor de sombra geométrico de las células estado del arte. Se ha calculado que para un caso ideal la ganancia puede ser de un 4% absoluto para mallas con líneas de anchura 400-600 nm distribuidas en periodos de 10-20 μm. Se ha visto como otros efectos eléctricos apuntan también a ese rango como óptimo...

Micromachined silicon lenses for terahertz applications

Silicon microlenses are a very important tool for coupling terahertz (THz) radiation into antennas and detectors in integrated circuits. They can be used in a large array structures at this frequency range reducing considerably the crosstalk between the pixels. Drops of photoresist have been deposited and their shape transferred into the silicon by means of a Reactive Ion Etching (RIE) process. Large silicon lenses with a few mm diameter (between 1.5 and 4.5 mm) and hundreds of μm height (between 50 and 350 μm) have been fabricated. The surface of such lenses has been characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM), resulting in a surface roughness of about ∼3 μm, good enough for any THz application. The beam profile at the focal plane of such lenses has been measured at a wavelength of 10.6 μm using a tomographic knife-edge technique and a CO2 laser.

Hyperspaces, shape theory and computational topology

Esta tesis trata sobre aproximaciones de espacios métricos compactos. La aproximación y reconstrucción de espacios topológicos mediante otros más sencillos es un tema antigüo en topología geométrica. La idea es construir un espacio muy sencillo lo más parecido posible al espacio original. Como es muy difícil (o incluso no tiene sentido) intentar obtener una copia homeomorfa, el objetivo será encontrar un espacio que preserve algunas propriedades topológicas (algebraicas o no) como compacidad, conexión, axiomas de separación, tipo de homotopía, grupos de homotopía y homología, etc. Los primeros candidatos como espacios sencillos con propiedades del espacio original son los poliedros. Ver el artículo [45] para los resultados principales. En el germen de esta idea, destacamos los estudios de Alexandroff en los años 20, relacionando la dimensión del compacto métrico con la dimensión de ciertos poliedros a través de aplicaciones con imágenes o preimágenes controladas (en términos de distancias). En un contexto más moderno, la idea de aproximación puede ser realizada construyendo un complejo simplicial basado en el espacio original, como el complejo de Vietoris-Rips o el complejo de Cech y comparar su realización con él. En este sentido, tenemos el clásico lema del nervio [12, 21] el cual establece que para un recubrimiento por abiertos “suficientemente bueno" del espacio (es decir, un recubrimiento con miembros e intersecciones contractibles o vacías), el nervio del recubrimiento tiene el tipo de homotopía del espacio original. El problema es encontrar estos recubrimientos (si es que existen). Para variedades Riemannianas, existen algunos resultados en este sentido, utilizando los complejos de Vietoris-Rips. Hausmann demostró [35] que la realización del complejo de Vietoris-Rips de la variedad, para valores suficientemente bajos del parámetro, tiene el tipo de homotopía de dicha variedad. En [40], Latschev demostró una conjetura establecida por Hausmann: El tipo de homotopía de la variedad se puede recuperar utilizando un conjunto finito de puntos (suficientemente denso) para el complejo de Vietoris-Rips. Los resultados de Petersen [58], comparando la distancia Gromov-Hausdorff de los compactos métricos con su tipo de homotopía, son también interesantes. Aquí, los poliedros salen a relucir en las demostraciones, no en los resultados...

Reconocimiento de una plataforma para aterrizaje de UAV mediante procesamiento de imágenes

En el año 2016 se vendieron en EE.UU más de un millón de Unmanned Aerial Vehicles (UAVs, Vehículos aéreos no tripulados), casi el doble que el año anterior, país del que se dispone de información. Para el año 2020 se estima que este mercado alcance los 5.600 millones de dólares en todo el mundo, creciendo a un ritmo del 30% anual. Este crecimiento demuestra que existe un mercado en expansión con muchas y diversas oportunidades de investigación. El rango de aplicaciones en los que se utiliza este tipo de vehículos es innumerable. Desde finales del s.XX, los UAVs han estado presentes en multitud de aplicaciones, principalmente en misiones de reconocimiento. Su principal ventaja radica en que pueden ser utilizados en situaciones de alto riesgo sin suponer una amenaza para ningún tripulante. En los últimos años, la fabricación de vehículos asequibles económicamente ha permitido que su uso se extienda a otros sectores. A día de hoy uno de los campos en los que ha adquirido gran relevancia es en agricultura, contribuyendo a la automatización y monitorización de cultivos, pero también se ha extendido su uso a diferentes sistemas, tales como seguridad, cartografía o monitorización, entre otros [1]. Es en esta situación en la que se propone el proyecto SALACOM [2], que explora la posibilidad de utilizar esta tecnología en sistemas de repuesta rápida para la detección y contención de vertidos contaminantes en entornos acuáticos con el apoyo de vehículos autónomos marinos de superficie (USV, Unmanned Surface Vehicles). En el mencionado proyecto se pretende utilizar sistemas UAVs para detectar y analizar las zonas de vertido y proveer la información respecto a la localización y las técnicas de contención adecuadas a los sistemas USV. Una vez se haya realizado el análisis de la situación del vertido, los USV trabajarían conjuntamente con los UAVs para desplegar las barreras de protección seleccionadas en la zona afectada. Para esto, los UAVs o drones, términos similares en lo que respecta a este proyecto y que a lo largo de esta memoria se usarán indistintamente, deben ser capaces de despegar desde los USV y volver a aterrizar sobre ellos una vez realizada su labor. El proyecto que se describe en la presente memoria se centra en la fase de aterrizaje y, más concretamente, en la detección de la plataforma seleccionada como plantilla mediante técnicas de tratamiento de imágenes. Esto serviría como sistema de apoyo para guiar el dron hacia la plataforma para que pueda realizar el descenso correctamente y finalizar así su misión o bien para realizar operaciones de recarga de la batería. El dron está equipado con la correspondiente cámara de visión a bordo, con la que obtiene las imágenes, las procesa e identifica la plataforma para dirigirse hacia ella, si bien, dado que el sistema de procesamiento de imágenes no se encuentra totalmente operativo, este trabajo se centra en el desarrollo de una aplicación software independiente del sistema de visión a bordo del dron, basada en el desarrollo de técnicas de reconocimiento de la plataforma. La plataforma a utilizar proviene de una patente [3], consistente en una figura geométrica con formas características, de muy difícil aparición en entornos de exterior. La figura pintada en negro se halla impresa sobre un panel de fondo blanco de 1m × 1m de superficie. En este trabajo se han explorado diversas opciones disponibles para realizar la identificación de las regiones de interés. El principal objetivo es realizar la selección de una tecnología que pueda cumplir potencialmente con los criterios necesarios para llevar a cabo la tarea y seleccionar los métodos de detección adecuados para realizar la identificación de la figura contenida en la plataforma. Se ha pretendido utilizar tecnologías de fácil uso, amplío soporte y, cuando ha sido posible, de código libre. Todo ello integrado en una aplicación informática, que es la que se presenta en el presente trabajo.

Wavefront reconstruction from tangential and sagittal curvature

In a previous contribution [Appl. Opt. 51, 8599 (2012)], a coauthor of this work presented a method for reconstructing the wavefront aberration from tangential refractive power data measured using dynamic skiascopy. Here we propose a new regularized least squares method where the wavefront is reconstructed not only using tangential but also sagittal curvature data. We prove that our new method provides improved quality reconstruction for typical and also for highly aberrated wavefronts, under a wide range of experimental error levels. Our method may be applied to any type of wavefront sensor (not only dynamic skiascopy) able to measure either just tangential or tangential plus sagittal curvature data.