Estudo e aplicação de amplificadores ópticos para suporte a redes banda larga

Esta tese tem como foco principal a análise dos principais tipos de amplificação óptica e algumas de suas aplicações em sistemas de comunicação óptica. Para cada uma das tecnologias abordadas, procurou-se definir o estado da arte bem como identificar as oportunidades de desenvolvimento científico relacionadas. Os amplificadores para os quais foi dirigido alguma atenção neste documento foram os amplificadores em fibra dopada com Érbio (EDFA), os amplificadores a semicondutor (SOA) e os amplificadores de Raman (RA). Este trabalho iniciou-se com o estudo e análise dos EDFA’s. Dado o interesse científico e económico que estes amplificadores têm merecido, apenas poucos nichos de investigação estão ainda em aberto. Dentro destes, focá-mo-nos na análise de diferentes perfis de fibra óptica dopada de forma a conseguir uma optimização do desempenho dessas fibras como sistemas de amplificação. Considerando a fase anterior do trabalho como uma base de modelização para sistemas de amplificação com base em fibra e dopantes, evoluiu-se para amplificadores dopados mas em guias de onda (EDWA). Este tipo de amplificador tenta reduzir o volume físico destes dispositivos, mantendo as suas características principais. Para se ter uma forma de comparação de desempenho deste tipo de amplificador com os amplificadores em fibra, foram desenvolvidos modelos de caixa preta (BBM) e os seus parâmetros afinados por forma a termos uma boa modelização e posterior uso deste tipo de amplificiadores em setups de simulação mais complexos. Depois de modelizados e compreendidos os processo em amplificadores dopados, e com vista a adquirir uma visão global comparativa, foi imperativo passar pelo estudo dos processos de amplificação paramétrica de Raman. Esse tipo de amplificação, sendo inerente, ocorre em todas as bandas de propagação em fibra e é bastante flexível. Estes amplificadores foram inicialmente modelizados, e algumas de suas aplicações em redes passivas de acesso foram estudadas. Em especial uma série de requisitos, como por exemplo, a gama de comprimentos de onda sobre os quais existem amplificação e os altos débitos de perdas de inserção, nos levaram à investigação de um processo de amplificação que se ajustasse a eles, especialmente para buscar maiores capacidades de amplificação (nomeadamente longos alcances – superiores a 100 km – e altas razões de divisão – 1:512). Outro processo investigado foi a possibilidade de flexibilização dos parâmetros de comprimento de onda de ganho sem ter que mudar as caractísticas da bomba e se possível, mantendo toda a referenciação no transmissor. Este processo baseou-se na técnica de clamping de ganho já bastante estudada, mas com algumas modificações importantes, nomeadamente a nível do esquema (reflexão apenas num dos extremos) e da modelização do processo. O processo resultante foi inovador pelo recurso a espalhamentos de Rayleigh e Raman e o uso de um reflector de apenas um dos lados para obtenção de laser. Este processo foi modelizado através das equações de propagação e optimizado, tendo sido demonstrado experimentalmente e validado para diferentes tipos de fibras. Nesta linha, e dada a versatilidade do modelo desenvolvido, foi apresentada uma aplicação mais avançada para este tipo de amplificadores. Fazendo uso da sua resposta ultra rápida, foi proposto e analisado um regenerador 2R e analisada por simulação a sua gama de aplicação tendo em vista a sua aplicação sistémica. A parte final deste trabalho concentrou-se nos amplificadores a semiconductor (SOA). Para este tipo de amplificador, os esforços foram postos mais a nível de aplicação do que a nível de sua modelização. As aplicações principais para estes amplificadores foram baseadas em clamping óptico do ganho, visando a combinação de funções lógicas essenciais para a concepção de um latch óptico com base em componentes discretos. Assim, com base num chip de ganho, foi obtido uma porta lógica NOT, a qual foi caracterizada e demonstrada experimentalmente. Esta foi ainda introduzida num esquema de latching de forma a produzir um bi-estável totalmente óptico, o qual também foi demonstrado e caracterizado. Este trabalho é finalizado com uma conclusão geral relatando os subsistemas de amplificação e suas aplicacações.

Dor na extremidade da haste tibial na artroplastia do joelho e sua relação com efeitos de origem mecânica

Uma das causas de insucesso nas artroplastias do joelho está relacionada com a dor que os doentes sentem a curto e/ou longo prazo. A dor tanto pode ser devida a infecção ou descolamento, como pode estar presente sem qualquer um destes factores, provocando a substituição da prótese. Existem estudos de origem clínica que relatam uma percentagem, que se pode considerar relevante, de dor na extremidade da haste, quer na zona da tíbia quer no fémur [1-3]. A nível ósseo, a cintigrafia pode mostrar as alterações metabólicas locais, antes de qualquer tradução radiográfica [4]. O aumento da carga, a nível ósseo, estimula localmente a actividade osteoblástica [4]. Esta estimulação pode originar dor local, como demonstrado num caso clínico por Fonseca et al. [5], referente a um doente com dor na extremidade da haste de uma prótese do joelho e onde a cintigrafia com Tc 99m [5] mostrava uma actividade celular mais intensa em torno da extremidade. O presente estudo teve como objectivo verificar até que ponto é possível estabelecer uma relação entre o sintoma dor e o comportamento biomecânico da haste da prótese do joelho e, particularmente, na sua extremidade. A análise relativa ao nível de tensões no osso, em torno da haste tibial, comparativamente ao valor do osso intacto para o mesmo tipo de carga e localização, foi realizada utilizando a aplicação de análise estrutural HyperWorks (Altair Engineering Inc.). Um estudo posterior, relativo à forma e material da extremidade da haste levou à conclusão de que é possível uma melhor uniformização das tensões no osso, podendo-se desta forma aproximar às tensões fisiológicas. Neste sentido, a forma geometral da haste deverá ser objecto de optimização, que poderá incluir materiais poliméricos, de menor rigidez, na ponta distal do implante.

O efeito agudo da terapia Bowen no limiar de dor e controlo postural em indivíduos saudáveis

Introdução: A fáscia é tecido conjuntivo inervado por terminações nervosas livres e por mecanoretores, tendo um papel importante na dor e na proprioceção. Acredita-se que a Terapia Bowen estimule os mecanorecetores e as terminações nervosas livres presentes na fáscia. Objetivos: Determinar o efeito imediato da Terapia Bowen no limiar de dor à pressão mecânica e no controlo postural em indivíduos saudáveis. Métodos: Este foi um estudo cruzado de amostras emparelhadas, duplamente cego, constituído por duas sessões para cada indivíduo: numa foi aplicado Terapia Bowen e noutra placebo. Em ambas as sessões, cada indivíduo foi avaliado quanto ao controlo postural, com plataforma de forças, e ao limiar de dor à pressão mecânica, com algómetro de pressão eletrónico, antes e depois da aplicação da intervenção/placebo. Resultados: A amostra foi constituída por 34 participantes, 17 receberam Bowen na primeira sessão e os restantes receberam placebo, distribuídos aleatoriamente. Os resultados mostraram uma diferença significativa para a deslocação ântero-posterior e velocidade de excursão do centro de pressão e limiar de dor à pressão mecânica em C1 bilateralmente (p <0,05). Discussão/Conclusão: A diferença significativa entre Terapia Bowen e placebo para apenas 4 de 14 variáveis sugere que a primeira tenha um efeito imediato reduzido no controlo postural e limiar de dor em indivíduos saudáveis. Estes resultados estão em consonância com estudos anteriores sobre o efeito imediato da terapia manual em indivíduos saudáveis.

Educação em neurofisiologia da dor e exercício em adolescentes com dor cervical: um estudo piloto da sua efetividade

Enquadramento: A prevalência da dor cervical crónica em adolescentes está a aumentar. Estudos recentes têm comprovado a eficácia de programas de educação com base na neurofisiologia da dor e exercício na diminuição da dor, incapacidade, medo e ansiedade associados à dor crónica. Contudo, apesar deste tipo de programas apresentar resultados promissores em adultos, a sua aplicação e efetividade em populações mais jovens tem sido pouco estudada. Objetivos: Avaliar a efetividade de um programa de educação com base na neurofisiologia da dor associado a exercícios na dor cervical crónica em adolescentes na 1) frequência e intensidade da dor, 2) incapacidade associada, 3) capacidade de resistência dos músculos flexores e extensores profundos da cervical e estabilizadores da omoplata, 4) ansiedade e 5) catastrofização. Métodos: Um total de 43 adolescentes com idade entre os 15 e os 18 anos da Escola Secundária Dr. João Carlos Celestino Gomes participaram neste estudo. Foram avaliadas a intensidade, duração e frequência da dor cervical, a incapacidade associada e a resistência dos músculos flexores e extensores profundos da cervical e estabilizadores da omoplata através dos testes dos flexores e extensores profundos e estabilizadores da omoplata, respetivamente. Foram também avaliados os níveis de ansiedade, catastrofização e perceção de mudança através do Inventário de Ansiedade Estado-Traço, da Escala de Catastrofização da Dor e da Escala de Perceção Global de Mudança. Resultados: O número de participantes a referir dor na semana que precedeu a avaliação no grupo experimental reduziu em 28,5%. Verificou-se uma interação significativa entre o momento de avaliação (antes da intervenção vs após a intervenção) e o grupo (experimental vs. controlo) para as variáveis resistência dos flexores profundos e catastrofização e um efeito do momento e do grupo (mas não uma interação) para a dor, incapacidade, resistência dos músculos extensores e estabilizadores da omoplata e ansiedade traço (p<0.05). Dos 21 participantes do grupo experimental, 85,7% referiu mudanças significativas na Escala de Perceção Global de Mudança. Conclusão: A educação em neurofisiologia da dor é uma intervenção que poderá ser utilizada em adolescentes com dor crónica, com resultados significativos na redução da dor, melhoria da resistência muscular dos músculos flexores e extensores profundos da cervical e estabilizadores da omoplata e diminuição da catastrofização.