Comunicaciones Ópticas de Banda Ancha con Fase Modulada: "Estudio de la Degradación de la Señal Óptica"

En el presente proyecto final de carrera se lleva a cabo un estudio de los sistemas de comunicaciones ópticas de 100 Gb/s. En la primera parte del proyecto se repasan las principales técnicas de modulación y de recepción de la portadora óptica, se presentan los diferentes formatos avanzados de modulación digital empleados para transmisiones de banda ancha y se discute por qué las modulaciones QPSK y DQPSK ofrecen mejores prestaciones que el resto a 100 Gb/s. La segunda parte compone el grueso del proyecto. Se centra en el estudio y la optimización de los sistemas ópticos de 100 Gb/s que hacen uso de los formatos de fase en cuadratura anteriores. De dicho análisis se pretende conocer cómo se degradan este tipo de señales a medida que se propagan por la fibra a estas velocidades. Intentaremos descubrir además cómo controlar ciertos parámetros de diseño como el ciclo de trabajo de la portadora óptica, el mapa de dispersión del enlace, la potencia inyectada a la fibra, la longitud de los vanos de amplificación …, para conseguir reducir la penalización sufrida por las limitaciones anteriores. La detección óptica coherente, la multiplexación en polarización, fibras de gran área efectiva y elevado coeficiente de dispersión cromática, unidas al uso de los formatos de fase en cuadratura, componen la mejor solución tecnológica para conseguir hacer realidad las transmisiones ópticas a 100 Gb/s de larga y ultra-larga distancia. Con el objetivo de completar el estudio teórico anterior, se diseñará una red óptica de banda ancha sobre la que se aplicarán las técnicas de diseño desarrolladas a lo largo del proyecto.

Efeitos da soldagem por laser de fibra de Yb na microestrutura do compósito A356/SiCp

Materiais compósitos são projetados e fabricados para várias aplicações de alto desempenho, incluindo componentes para os segmentos automobilístico, aeroespacial, aeronáutico, naval, de defesa, de óleo e gás, energia eólica e até equipamentos esportivos. Porém, a união por soldagem de Compósitos de Matriz Metálica de Alumínio (Al-CMM) ainda é um grande obstáculo para a maior disseminação desta classe de materiais estruturais. As mudanças microestruturais decorrentes do ciclo de soldagem e/ou do tratamento térmico afetam sensivelmente as propriedades mecânicas e físico-químicas finais da junta e do metal base nas proximidades de mesma, daí a importância de se estudar a evolução microestrutural que prospera nestas etapas. O presente trabalho caracterizou a microestrutura do compósito liga-A356/SiCp soldado por laser de fibra de Itérbio, empregando-se nessa tarefa técnicas de microscopia óptica, radiografia e microscopia eletrônica de varredura, assim como difração de raios-X e de elétrons retroespalhados, ensaio instrumentado de dureza e microtomografia computadorizada. O foco das análises realizadas restringiu-se à geometria dos cordões de solda, à expulsão de SiC particulado da zona soldada, à volatilização de elementos químicos da poça de soldagem, à formação de precipitados fragilizantes de Al4SiC4 em formato de agulhas no cordão de solda e à determinação das regiões com concentração de poros, todos estes fenômenos tendo efeitos nocivos, em maior ou menor extensão, no desempenho global da junta do Al-CMM soldada a laser, notadamente em suas propriedades mecânicas e eletroquímicas.

Plataforma de simulación de aberraciones ópticas vía implementación de las características de un SLM y reconstrucción de fase usando algoritmos basados en los sensores de Hartmann-Shack

Dada la importancia que hoy día presenta dentro del ámbito de la óptica, la implementación y conocimiento de dispositivos capaces tanto de generar aberraciones ópticas bien caracterizadas como de censarlas, se presenta a lo largo de este trabajo el desarrollo de una interfaz gráfica en MATLAB, que permita simular el funcionamiento tanto de un sensor de frente de onda de Hartamnn-Shack (HS), así como la simulación de dispositivos capaces de modificar frentes de onda como los SLM, adicionando algoritmos de propagación y cálculo de centroides -- Para ello, se implementarán en primer lugar máscaras de fase que generen frentes de onda aberrados a partir de la modulación en fase de moduladores espaciales de luz o SLM, tanto a través de funciones lente de primer orden en representación de las aberraciones constantes, como de fase cuadrática en representación de las aberraciones de bajo orden y adicionalmente como combinaciones lineales de polinomios de Zernike -- Todo lo anterior se simulará teniendo en cuenta las características técnicas de los SLM, como lo son el número de pixeles en x y en y, el tamaño de estos y la curva de calibración de los moduladores espaciales, tanto para una relación lineal como para una relación no lineal -- Posteriormente se simularán las dos propagaciones sufridas por los haces de luz desde el SLM hasta el CCD (dispositivo de carga acoplada), pasando a través de la matriz de multilentes del HS (MLA), a partir de la implementación de algoritmos de propagación de un solo paso, que nos permitirán observar sobre el plano del CDD el mapa de spots necesario para el censado de las superficies -- Continuaremos con la construcción de algoritmos para determinar los centroides de dicho mapa y sus respectivas coordenadas, seguiremos con la implementación de algoritmos de reconstrucción modal empleados por sensores de frente de onda de Hartmann-Shack, y finalmente compararemos el grado de error existente entre las superficies generadas y las superficies censadas a través del cálculo de su error cuadrático medio

Desenvolvimento e caracterização de sensores óticos de qualidade de líquidos

A necessidade de controlar de forma rápida, eficaz e precisa a qualidade de líquidos, principalmente a água, um bem essencial para os seres humanos, conduziu ao desenvolvimento de dispositivos capazes de relacionar a medição de parâmetros físicos com a qualidade da água. Estes dispositivos devem ser capazes de monitorizar os inúmeros parâmetros necessários para aferir a qualidade do líquido, como a turvação, índice de refração, concentração de sedimentos e propriedades cromáticas. Desta forma devem-se recorrer a sensores multiparâmetros. A tecnologia baseada em POF (fibra ótica polimérica) tem sido apontada com elevado potencial no desenvolvimento de sensores óticos nas mais variadas aplicações dado o seu baixo custo, imunidade a interferências eletromagnéticas e flexibilidade. Neste trabalho é proposto um sensor POF multiparâmetro capaz de reunir num único dispositivo a capacidade de medição de altos e baixos valores de turvação, assim como ter a capacidade de medir vários parâmetros em simultâneo e em tempo real. Os resultados permitem avaliar o aumento da capacidade de gama dinâmica de turvação e concentração de sedimentos face aos sensores multiparâmetros já comercializados, uma vez que houve uma boa resposta por parte do sensor para altos e para baixos valores. Um método utilizado para descorrelacionar os diferentes parâmetros foi aplicado com sucesso. A WATGRID LDA. pretende, partindo deste tipo de sensores, disponibilizar aos seus clientes soluções (plataformas) inteligentes e integradas para avaliação e gestão da qualidade dos líquidos para consumo (e.g. água e vinho). Estas soluções irão permitir que os clientes da WATGRID LDA. aumentem a sua eficiência, a qualidade do seu produto e tenham um maior controlo do processo ao mesmo tempo que reduzem custos.

[insomnia Symptoms, Daytime Naps And Physical Leisure Activities In The Elderly: Fibra Study Campinas].

The practice of physical activities contributes to reducing the risk of chronic diseases and improves sleep patterns in the elderly. This research aimed to investigate the association between insomnia symptoms and daytime nap and the participation in physical leisure activities in elderly community residents. Data from the Studies Network of the Fragility in Brazilian Elderly (Campinas site), were used. Information from 689 elderly was analyzed, regarding sociodemographic characterization, physical leisure activity, occurrence of daytime napping and its duration, symptoms of insomnia and use of sleep medication. A significant association was found between the practice of walking and the daytime nap of short duration. Studies indicate that a short nap can benefit the quality of sleep and health of the elderly. Therefore, promoting the practice of walking can be a nursing intervention that favors the sleep patterns of the elderly.

[gait Speed, Grip Strength And Self-rated Health Among The Elderly: Data From The Fibra Campinas Network, São Paulo, Brazil].

The article seeks to investigate patterns of performance and relationships between grip strength, gait speed and self-rated health, and investigate the relationships between them, considering the variables of gender, age and family income. This was conducted in a probabilistic sample of community-dwelling elderly aged 65 and over, members of a population study on frailty. A total of 689 elderly people without cognitive deficit suggestive of dementia underwent tests of gait speed and grip strength. Comparisons between groups were based on low, medium and high speed and strength. Self-related health was assessed using a 5-point scale. The males and the younger elderly individuals scored significantly higher on grip strength and gait speed than the female and oldest did; the richest scored higher than the poorest on grip strength and gait speed; females and men aged over 80 had weaker grip strength and lower gait speed; slow gait speed and low income arose as risk factors for a worse health evaluation. Lower muscular strength affects the self-rated assessment of health because it results in a reduction in functional capacity, especially in the presence of poverty and a lack of compensatory factors.

Understanding Red Blood Cell Parameters In The Context Of The Frailty Phenotype: Interpretations Of The Fibra (frailty In Brazilian Seniors) Study.

Frailty and anemia in the elderly appear to share a common pathophysiology associated with chronic inflammatory processes. This study uses an analytical, cross-sectional, population-based methodology to investigate the probable relationships between frailty, red blood cell parameters and inflammatory markers in 255 community-dwelling elders aged 65 years or older. The frailty phenotype was assessed by non-intentional weight loss, fatigue, low grip strength, low energy expenditure and reduced gait speed. Blood sample analyses were performed to determine hemoglobin level, hematocrit and reticulocyte count, as well as the inflammatory variables IL-6, IL-1ra and hsCRP. In the first multivariate analysis (model I), considering only the erythroid parameters, Hb concentration was a significant variable for both general frailty status and weight loss: a 1.0g/dL drop in serum Hb concentration represented a 2.02-fold increase (CI 1.12-3.63) in an individual's chance of being frail. In the second analysis (model II), which also included inflammatory cytokine levels, hsCRP was independently selected as a significant variable. Each additional year of age represented a 1.21-fold increase in the chance of being frail, and each 1-unit increase in serum hsCRP represented a 3.64-fold increase in the chance of having the frailty phenotype. In model II reticulocyte counts were associated with weight loss and reduced metabolic expenditure criteria. Our findings suggest that reduced Hb concentration, reduced RetAbs count and elevated serum hsCRP levels should be considered components of frailty, which in turn is correlated with sarcopenia, as evidenced by weight loss.

Uso de membranas de Nafion para a construção de sensores ópticos para medidas de pH

The behaviour of Nafion® polymeric membranes containing acid-base dyes, bromothymol blue (BB) and methyl violet (MV), were studied aiming at constructing an optical sensor for pH measurement. BB revealed to be inadequate for developing sensing phases due to the electrostatic repulsion between negative groups of their molecules and the negative charge of the sulfonate group of the Nafion®, which causes leaching of the dye from the membrane. On the other hand, MV showed to be suitable due to the presence of positive groups in its structure. The membrane prepared from a methanolic solution whose Nafion®/dye molar ratio was 20 presented the best analytical properties, changing its color from green to violet in the pH range from 0.6 to 3.0. The membrane can be prepared with good reproducibility, presenting durability of ca. 6 months and response time of 22 s, making possible its use for pH determination in flow analysis systems.

Polímeros biomiméticos em química analítica. Parte 2: aplicações de MIP (Molecularly Imprinted Polymers) no desenvolvimento de sensores químicos

The aim of this paper is the description of the strategies and advances in the use of MIP in the development of chemical sensors. MIP has been considered an emerging technology, which allows the synthesis of materials that can mimic some highly specific natural receptors such as antibodies and enzymes. In recent years a great number of publications have demonstrated a growth in their use as sensing phases in the construction of sensors . Thus, the MIP technology became very attractive as a promising analytical tool for the development of sensors.

Sensores ópticos com detecção no infravermelho próximo e médio

Optical chemical sensors with detection in the near and mid infrared region are reviewed. Fundamental concepts of infrared spectroscopy and optical chemical sensors are briefly described, before presenting some aspects on optical chemical sensors, such as synthesis of NIR and IR reagents, preparation of new materials as well as application in determinations of species of biological, industrial and environmental importance.

Factors associated with low life life satisfaction in community-dwelling elderly: FIBRA Study

The objectives were to identify factors associated with decreased life satisfaction in community-dwelling elderly and describe such factors according to gender and age bracket. The study interviewed 2,472 elderly individuals 65 years or older without cognitive deficits suggestive of dementia, in probabilistic samples from seven Brazilian cities. All measures were self-reported except for functional performance, indicated by handgrip and gait speed. Women had more chronic diseases, worse functional performance, and greater social involvement when compared to men. The oldest participants showed worse functional performance and less social involvement when compared to the youngest. Low satisfaction was associated with three or more diseases, memory problems, low social involvement, low handgrip strength, and urinary incontinence. The authors conclude that health, functional performance, and social involvement interact with well-being, so interventions targeting these areas can favor quality of life for the elderly.

Folhas verdes, folhas secas, fibra do colmo e a clarificação do caldo de cana-de-açúcar

The presence of vegetal impurities in sugarcane delivered to sugarmills as green and dry leaves is a problem not only because they are non-value materials to be processed along with sugarcane stalks, but also because they can rise the color of the clarified juice and, consequently, the color of the sugar produced, with a reduction of its quality for the market. Another problem is the mud volume sedimented in the clarifiers, which also can result in a larger recirculation and greater volume of filtrate juice, with higher losses of sucrose and utilization of the vacuum rotary filters. The objective of this work was to observe the effect of the presence of green and dry leaves on sugarcane juice clarification, related to a control treatment with the addition of fiber extracted from the stalks. The experiments were planned based on the addition of quantities of fibrous sources in order to formulate samples with absolute increase of 0.25 , 0.50 and 0.75 percentual points over the fiber content of the sugarcane stalks (control treatment). The juice clarification was conducted with a laboratory clarifier. The clarified juice color and the mud volume were evaluated. The presence of green leaves caused higher color and mud volume due to the extraction of non-sucrose components of the leaves. Soluble compounds of dry leaves were also extracted, though not detected by juice analysis. The addition of the fiber extracted from the stalks did not induce alterations in the clarification process.

A natureza da ciência por meio do estudo de episódios históricos: o caso da popularização da óptica newtoniana

Apesar das dificuldades em abordar a natureza da ciência em sala de aula, há um entendimento geral da necessidade de incorporar nos currículos noções sobre como ocorre a construção do conhecimento científico. Conhecer a história do desenvolvimento e do processo de aceitação de teorias científicas pode ajudar os professores a incluir discussões sobre a natureza da ciência no ensino de ciências. Este trabalho apresenta uma análise da aceitação e propagação das teorias sobre luz e cores de Newton ao longo do século XVIII. Apontaremos para alguns aspectos da natureza da ciência que podem ser evidenciados pelo estudo desse episódio histórico.

Construção de um espectrógrafo de projeção e sua utilização em demonstrações de espectroscopia óptica

This article describes a projection spectrograph for use in optical spectroscopy classrooms demonstrations. The apparatus is based on an overhead projector and permits the visualization of several phenomena such as, light dispersion by diffraction gratings, diffraction order, optical fluorescence, continuous and discrete optical emission spectra, and light absorption by liquids and solids. A historical survey about the optical spectroscopy development is also presented.

Atividade óptica de um meio dielétrico diluído: Pasteur e as simetrias moleculares

Em 1848 Pasteur conjeturou que a rotação do plano de polarização da luz em um meio diluído é gerada pelas propriedades de simetria das moléculas do meio no qual a luz se propaga. O objetivo do nosso artigo é de mostrar que Pasteur estava correto usando conhecimentos de eletromagnetismo e mecânica quântica de um curso de graduação em física. Faremos um breve retrospecto das ideias básicas da teoria eletromagnética necessárias para o estudo da atividade óptica. A seguir, usando a teoria de perturbações em mecânica quântica e levando em conta as simetrias das moléculas calcularemos a atividade óptica do meio. Mostraremos que as previsões teóricas, que estão plenamente de acordo com os resultados experimentais, comprovam a hipótese de Pasteur.