Robust fitting of Zernike polynomials to noisy point clouds defined over connected domains of arbitrary shape

A new method for fitting a series of Zernike polynomials to point clouds defined over connected domains of arbitrary shape defined within the unit circle is presented in this work. The method is based on the application of machine learning fitting techniques by constructing an extended training set in order to ensure the smooth variation of local curvature over the whole domain. Therefore this technique is best suited for fitting points corresponding to ophthalmic lenses surfaces, particularly progressive power ones, in non-regular domains. We have tested our method by fitting numerical and real surfaces reaching an accuracy of 1 micron in elevation and 0.1 D in local curvature in agreement with the customary tolerances in the ophthalmic manufacturing industry.

Topologies on groups related to the theory of shape and generalized coverings

El presente trabajo consiste en dos partes diferenciadas: la principal de ellas (Cap tulos 1 y 2) est a dedicada a introducir estructura adicional en grupos que aparecen de manera natural en el contexto de la teor a de la forma. En la segunda parte (Cap tulo 3), se plantea c omo generalizar la teor a de espacios recubridores y, en particular, se propone una l nea de trabajo relacionada con la teor a de la forma. El punto de partida de esta tesis doctoral son los trabajos [25, 26, 68, 69, 70] en los que los autores introducen y utilizan algunas ultram etricas en el conjunto de los mor smos shape entre dos espacios topol ogicos punteados. En particular, si el dominio es (S1; 1); la construcci on realizada en [68] permite explicitar una ultram etrica en el grupo shape 1(X; x0) de un espacio m etrico compacto X; como ya fue observado en [69] y [80]. Si el espacio no es m etrico compacto, la construcci on nos lleva a utilizar el concepto de ultram etrica generalizada, en el sentido de Priess-Crampe y Ribenboim [78, 79]. En [7], D. K. Biss introduce la idea de topologizar el grupo fundamental de un espacio, de forma que la topolog a en 1(X; x0) sea una topolog a de grupo que permita detectar la (no) existencia de un recubridor universal para X: La forma de proceder sugerida es tomar en 1(X; x0)la toplog a cociente inducida por la topolog a compacto-abierta en el espacio de lazos (X; x0): Sin embargo, hay algunos errores en el art culo mencionado: en concreto, el error relacionado con el presente trabajo fue puesto de mani esto por P. Fabel en [33], mostrando que, en general, la operaci on de grupo en 1(X; x0)con la topolog a cociente no es continua. Utilizando un punto de vista similar, varios autores han tratado de dotar al grupo fundamental con una topolog a, de forma que 1(X; x0) sea un grupo topol ogico y la proyecci on q (X; x0){u100000} 1(X; x0)sea continua...

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...

The role of impurities in the shape, structure and physical properties of semiconducting oxide nanostructures grown by thermal evaporation

A thermal evaporation method developed in the research group enables to grow and design several morphologies of semiconducting oxide nanostructures, such as Ga_2O_3, GeO_2 or Sb_2O_3, among others, and some ternary oxide compounds (ZnGa_2O_4, Zn_2GeO_4). In order to tailor physical properties, a successful doping of these nanostructures is required. However, for nanostructured materials, doping may affect not only their physical properties, but also their morphology during the thermal growth process. In this paper, we will show some examples of how the addition of impurities may result into the formation of complex structures, or changes in the structural phase of the material. In particular, we will consider the addition of Sn and Cr impurities into the precursors used to grow Ga_2O_3, Zn_2GeO_4 and Sb_2O_3 nanowires, nanorods or complex nanostructures, such as crossing wires or hierarchical structures. Structural and optical properties were assessed by electron microscopy (SEM and TEM), confocal microscopy, spatially resolved cathodoluminescence (CL), photoluminescence, and Raman spectroscopies. The growth mechanisms, the luminescence bands and the optical confinement in the obtained oxide nanostructures will be discussed. In particular, some of these nanostructures have been found to be of interest as optical microcavities. These nanomaterials may have applications in optical sensing and energy devices.

Theoretical and experimental study on electron interactions with chlorobenzene: Shape resonances and differential cross sections

In this work, we report theoretical and experimental cross sections for elastic scattering of electrons by chlorobenzene (ClB). The theoretical integral and differential cross sections (DCSs) were obtained with the Schwinger multichannel method implemented with pseudopotentials (SMCPP) and the independent atom method with screening corrected additivity rule (IAM-SCAR). The calculations with the SMCPP method were done in the static-exchange (SE) approximation, for energies above 12 eV, and in the static-exchange plus polarization approximation, for energies up to 12 eV. The calculations with the IAM-SCAR method covered energies up to 500 eV. The experimental differential cross sections were obtained in the high resolution electron energy loss spectrometer VG-SEELS 400, in Lisbon, for electron energies from 8.0 eV to 50 eV and angular range from 7 degrees to 110 degrees. From the present theoretical integral cross section (ICS) we discuss the low-energy shape-resonances present in chlorobenzene and compare our computed resonance spectra with available electron transmission spectroscopy data present in the literature. Since there is no other work in the literature reporting differential cross sections for this molecule, we compare our theoretical and experimental DCSs with experimental data available for the parent molecule benzene. Published by AIP Publishing.