Multilayer Active Shell Mirrors

This thesis presents a novel active mirror technology based on carbon fiber composites and replication manufacturing processes. Multiple additional layers are implemented into the structure in order to provide the reflective layer, actuation capabilities and electrode routing. The mirror is thin, lightweight, and has large actuation capabilities. These features, along with the associated manufacturing processes, represent a significant change in design compared to traditional optics. Structural redundancy in the form of added material or support structures is replaced by thin, unsupported lightweight substrates with large actuation capabilities.

Several studies motivated by the desire to improve as-manufactured figure quality are performed. Firstly, imperfections in thin CFRP laminates and their effect on post-cure shape errors are studied. Numerical models are developed and compared to experimental measurements on flat laminates. Techniques to mitigate figure errors for thicker laminates are also identified. A method of properly integrating the reflective facesheet onto the front surface of the CFRP substrate is also presented. Finally, the effect of bonding multiple initially flat active plates to the backside of a curved CFRP substrate is studied. Figure deformations along with local surface defects are predicted and characterized experimentally. By understanding the mechanics behind these processes, significant improvements to the overall figure quality have been made.

Studies related to the actuation response of the mirror are also performed. The active properties of two materials are characterized and compared. Optimal active layer thicknesses for thin surface-parallel schemes are determined. Finite element simulations are used to make predictions on shape correction capabilities, demonstrating high correctabiliity and stroke over low-order modes. The effect of actuator saturation is studied and shown to significantly degrade shape correction performance.

The initial figure as well as actuation capabilities of a fully-integrated active mirror prototype are characterized experimentally using a Projected Hartmann test. A description of the test apparatus is presented along with two verification measurements. The apparatus is shown to accurately capture both high-amplitude low spatial-frequency figure errors as well as those at lower amplitudes but higher spatial frequencies. A closed-loop figure correction is performed, reducing figure errors by 94%.

Stability of Hypervelocity Boundary Layers

The early stage of laminar-turbulent transition in a hypervelocity boundary layer is studied using a combination of modal linear stability analysis, transient growth analysis, and direct numerical simulation. Modal stability analysis is used to clarify the behavior of first and second mode instabilities on flat plates and sharp cones for a wide range of high enthalpy flow conditions relevant to experiments in impulse facilities. Vibrational nonequilibrium is included in this analysis, its influence on the stability properties is investigated, and simple models for predicting when it is important are described.

Transient growth analysis is used to determine the optimal initial conditions that lead to the largest possible energy amplification within the flow. Such analysis is performed for both spatially and temporally evolving disturbances. The analysis again targets flows that have large stagnation enthalpy, such as those found in shock tunnels, expansion tubes, and atmospheric flight at high Mach numbers, and clarifies the effects of Mach number and wall temperature on the amplification achieved. Direct comparisons between modal and non-modal growth are made to determine the relative importance of these mechanisms under different flow regimes.

Conventional stability analysis employs the assumption that disturbances evolve with either a fixed frequency (spatial analysis) or a fixed wavenumber (temporal analysis). Direct numerical simulations are employed to relax these assumptions and investigate the downstream propagation of wave packets that are localized in space and time, and hence contain a distribution of frequencies and wavenumbers. Such wave packets are commonly observed in experiments and hence their amplification is highly relevant to boundary layer transition prediction. It is demonstrated that such localized wave packets experience much less growth than is predicted by spatial stability analysis, and therefore it is essential that the bandwidth of localized noise sources that excite the instability be taken into account in making transition estimates. A simple model based on linear stability theory is also developed which yields comparable results with an enormous reduction in computational expense. This enables the amplification of finite-width wave packets to be taken into account in transition prediction.

Routing scheme, permutation properties, and optical implementation of a four-shuffle-exchange-based Omega network

The routing scheme and some permutation properties of a four-shuffle-exchange-based Omega network are discussed. The corresponding optical setup, which is composed of 2-D phase spatial light modulators and calcite plates, is proposed and demonstrated through mapping the inputs to a 2-D array. Instead of one shuffle-exchange followed by one switching operation as in ordinary Omega networks, in our presented system, the shuffle interconnection embraced in the switches is accomplished simply by varying the switching structure of each stage. For the proposed polarization-optical modules, the system is compact in structure, efficient in performance, and insensitive to the environment. (C) 1997 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

Análisis comparativo de cuatro soluciones de forjado

[ES]Se trata de realizar el cálculo de un forjado mediante cuatro soluciones constructivas diferentes, nervios in situ, viguetas prefabricadas, prelosas y placas alveolares. Se quiere establecer cuál es la solución más adecuada para diferentes distancias entre apoyos. Para ello se harán dos estudios con diferentes herramientas informáticas, Excel y CYPE.

光弹调制器在偏振方向调制中的应用

提出了一种将光弹调制器应用于偏振方向调制的方法．介绍了它的两种基本使用模式，利用琼斯矩阵对其偏振方向调制原理及其两种基本使用模式进行了分析。光弹调制器和1／4波片形成偏振方向调制器件时，光弹调制器处于两块透光轴相互垂直的1／4波片之间．且光弹调制器的振动轴分别和两块1／4波片的透光轴成±45°角，线偏振光通过此器件其偏振方向被调制。实验验证了光弹调制器组合1／4波片调制偏振方向的原理。将光弹调制器应用在偏振方向的调制中．使现有偏振方向调制技术的光谱范围扩展到了紫外波段。

Bioaerossóis na indústria farmacêutica

Este estudo teve como finalidade, testar uma barreira contra a contaminação microbiológica em placas de contato, utilizadas em monitoramento de salas limpas para fabricação de produtos farmacêuticos estéreis. Durante o ano de 2007, foram realizados testes de contato com a utilização da mencionada barreira, e os resultados foram comparados com dados dos anos de, 2004, 2005 e 2006, quando a barreira não foi utilizada. Os ambientes utilizados para os testes foram duas salas limpas de uma planta farmacêutica localizada no Rio de Janeiro. Nos mencionados ambientes é necessário o uso de uma vestimenta especial, de forma a evitar que partículas do corpo dos operadores, bactérias e fungos, migrem para a superfície externa do uniforme e coloquem em risco a esterilidade dos produtos. Sendo assim, foi proposta a colocação de uma camiseta diretamente sobre a pele do operador durante todo o ano de 2007 de forma a evitar ou reduzir a possibilidade de migração dessas partículas; e os resultados foram comparados com os anos de 2004, 2005 e 2006, quando a camiseta não foi usada. Os testes demonstraram que houve uma redução de cerca de 50% na ocorrência de placas contaminadas. Com relação ao número total de colônias formadas, a redução foi de 75% na comparação com os anos de 2004 e 2005 e de 50% com relação ao ano de 2006

A phase-shifting vectorial-shearing interferometer with wedge plate phase-shifter

We present a novel phase-shifting vectorial-shearing interferometer with a wedge plate phase-shifter. The interferometer is based on a modified Mach-Zehnder configuration; the common-path nature makes it capable of testing the wavefront of a short coherence-length light source, such as a laser diode. Vectorial shear (shearing in the x and y directions simultaneously) in an arbitrary direction is introduced by inserting two wedge plates orthogonally in two arms, respectively. One of the wedge plates is split into two parts (parallel part and wedge part); phase shift is produced by moving the wedge part in contact along the parallel part. The moving distance for a 2 pi phase shift is a few millimetres in specific conditions. The wedge plate phase-shifter increases the moving distance for phase shift and makes the control of phase shift relatively easy. We also discuss the lateral shear error and phase shift errors induced by wedge plates. The lateral shear error is small enough to be ignored; the phase shift error is determined mainly by the wedge angle error. Lastly, we give the experimental results of phase-shifting interference fringes in vectorial shear mode.

Measurement of the diffraction-limit wavefront with double-shearing interferometers

In order to measure the diffraction-limit wavefront, we present three types of common-path double-shearing interferometers based on the theory of double shearing. Two pairs of half-aperture or whole-aperture wedge plates are used to introduce opposite tilt to realize the double-shearing function. By comparing the fringe widths in two fields, the marginal wavefront aberration can be obtained. In the paper, we give three different configurations: half-aperture configuration, whole-field configuration and double-interferometer configuration. The half-aperture configuration has the features of high sensitivity, stabilization and easy alignment. For the whole-field configuration, the interference fringes are displayed in two whole fields. Consequently, the divergent or convergent characteristic and aberration types of a wavefront can be identified visually. The whole-field configuration can be changed to the double-interferometer configuration for continuous test. Both small and large wavefront aberrations can be measured by the double-interferometer configuration. The minimum detectable wavefront aberration (W-0)(min) comes to 0.03 lambda. Lastly, we present the experimental results for the three types of double-shearing interferometers.

Mass transfer from a cylinder to an air stream in axisymmetrical flow (an experimental study)

Mass transfer from wetted surfaces on one-inch cylinders with unwetted approach sections was studied experimentally by means of the evaporation of n-octane and n-heptane into an air stream in axisymmetrical flow, for Reynolds numbers from 5,000 to 310,000. A transition from the laminar to the turbulent boundary layer was observed to occur at Reynolds numbers from 10,000 to 15,000. The results were expressed in terms of the Sherwood number as a function of the Reynolds number, the Schmidt number, and the ratio of the unwetted approach length to the total length. Empirical formulas were obtained for both laminar and turbulent regimes. The rates of mass transfer obtained were higher than theoretical and experimental results obtained by previous investigators for mass and heat transfer from flat plates.

Fachada de chapa perforada: análisis de su comportamiento acústico

[ES]Este proyecto tiene como objetivo servir de punto de partida al estudio del comportamiento acústico de las chapas perforadas como solución para el revestimiento de fachadas. Para ello se presentan dos posibles modelos de fachada analizados a través del software SoundFlow que determina su coeficiente de absorción. Con el fin de encontrar la solución más adecuada nos centraremos en las siguientes variables: separación de la chapa a la pared (d), diámetro del agujero de las chapas (Ø), y porcentaje de área perforada de la chapa o porosidad (p). Previamente se estudiarán las principales fuentes de contaminación acústica y su espectro de ruido para determinar la frecuencia en la que deben centrarse nuestros esfuerzos por aumentar el coeficiente de absorción.

Tunable transverse superresolution with phase-only pupil filters

A new set of pure phase filters for realizing transverse superresolution is presented in this paper. The filters, whose significant features are their ability to tune and their simplicity, consist of one half-wave plate between two quarter-wave plates; the half-wave plate is made of two zones that can rotate with respect to each other. By rotating any zone of the half-wave plate, the central lobe width of the irradiance point spread function (PSF) in the transverse direction can be tunably reduced. At the same time, the axial intensity distribution is analysed in detail.

Tratamento de efluentes líquidos na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF): avaliação da aplicabilidade do processo eletrolítico.

Esta pesquisa enfoca o uso do processo eletrolítico, como alternativa para tratamento de efluentes líquidos na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF), considerando as limitações ambientais locais e aspectos de consumo de energia. Este processo, classificado como não convencional, vem sendo estudado pela comunidade científica nacional e internacional para tratamento de diversos efluentes, inclusive esgotos domésticos, apresentando várias vantagens que estimularam a verificação de sua aplicabilidade para as condições peculiares da EACF. Foram realizados ensaios, em escala de laboratório, com esgotos domésticos coletados em um condomínio no Rio de Janeiro, usando reatores eletrolíticos com capacidade de 4 L, com eletrodos de desgaste de alumínio (Al) e de ferro (Fe), distância entre as placas de 0,9 cm e 1,8 cm, temperaturas na faixa de 7C a 22C, e ensaios para verificação da sua eficiência, por meio de parâmetros como DQO, DBO5, SST, turbidez e volume de lodo gerado. Sob temperatura de 15C e condições de condutividade da ordem de 900 S/cm, estimada para os esgotos da EACF, aplicando densidade de corrente de 22,9 A/m2, 4,5 V, tempo de retenção de 25 min, os resultados apresentaram valores de DQO no efluente tratado de 65 mg/L(redução de 89%), DBO de 56 mg/L (redução de 64 %), SST de 8 mg/L, com turbidez de 11,3 uT e, após filtração, turbidez de 3,2 uT, consumo de energia de 0,8 Wh/L. O aspecto é límpido e a qualidade final obtida é compatível para ser submetida a tratamento de desinfecção. A partir dos dados obtidos, foram avaliadas por meio de pré-projeto: a viabilidade de sua implantação em container, a estimativa de consumo de energia e de lodo gerado, requisitos de manutenção, operação, além da sugestão de monitoramentos e de medidas de mitigação de impactos ambientais associados à respectiva instalação.

Metrologia de instrumentos endodônticos por microscopia eletrônica de varredura e análise digital de imagens: uma proposta metodológica

A padronização para a fabricação de instrumentos endodônticos em aço inoxidável contribuiu para o desenvolvimento de novos aspectos geométricos. Surgiram propostas de alterações no desenho da haste helicoidal, da seção reta transversal, da ponta, da conicidade e do diâmetro na extremidade (D0). Concomitantemente, o emprego de ligas em Níquel-Titânio possibilitou a produção de instrumentos acionados a motor, largamente empregados hoje. A cada ano a indústria lança instrumentos com diversas modificações, sem, contudo, disponibilizar informações suficientes quanto às implicações clínicas destas modificações. Existe um crescente interesse no estudo dos diferentes aspectos geométricos e sua precisa metrologia. Tradicionalmente, a aferição de aspectos geométricos de instrumentos endodônticos é realizada visualmente através de microscopia ótica. Entretanto, esse procedimento visual é lento e subjetivo. Este trabalho propõe um novo método para a metrologia de instrumentos endodônticos baseado no microscópio eletrônico de varredura e na análise digital das imagens. A profundidade de campo do MEV permite obter a imagem de todo o relevo do instrumento endodôntico a uma distância de trabalho constante. Além disso, as imagens obtidas pelo detector de elétrons retro-espalhados possuem menos artefatos e sombras, tornando a obtenção e análise das imagens mais fáceis. Adicionalmente a análise das imagens permite formas de mensuração mais eficientes, com maior velocidade e qualidade. Um porta-amostras específico foi adaptado para obtenção das imagens dos instrumentos endodônticos. Ele é composto de um conector elétrico múltiplo com terminais parafusados de 12 pólos com 4 mm de diâmetro, numa base de alumínio coberta por discos de ouro. Os nichos do conector (terminais fêmeas) têm diâmetro apropriado (2,5 mm) para o encaixe dos instrumentos endodônticos. Outrossim, o posicionamento ordenado dos referidos instrumentos no conector elétrico permite a aquisição automatizada das imagens no MEV. Os alvos de ouro produzem, nas imagens de elétrons retro-espalhados, melhor contraste de número atômico entre o fundo em ouro e os instrumentos. No porta-amostras desenvolvido, os discos que compõem o fundo em ouro são na verdade, alvos do aparelho metalizador, comumente encontrados em laboratórios de MEV. Para cada instrumento, imagens de quatro a seis campos adjacentes de 100X de aumento são automaticamente obtidas para cobrir todo o comprimento do instrumento com a magnificação e resolução requeridas (3,12 m/pixel). As imagens obtidas são processadas e analisadas pelos programas Axiovision e KS400. Primeiro elas são dispostas num campo único estendido de cada instrumento por um procedimento de alinhamento semi-automático baseado na inter-relação com o Axiovision. Então a imagem de cada instrumento passa por uma rotina automatizada de análise de imagens no KS400. A rotina segue uma sequência padrão: pré-processamento, segmentação, pós-processamento e mensuração dos aspectos geométricos.

Microoptical research in Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics

This paper summarized the recent research results of Changhe Zhou's group of Information Optics Lab in Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM). The first is about the Talbot self-imaging research. We have found the symmetry rule, the regular-rearranged neighboring phase difference rule and the prime-number decamping rule, which is briefly summarized in a recent educational publication of Optics and Photonics News, pp.46-50, November 2004. The second is about four novel microoptical gratings designed and fabricated in SIOM. The third is about the design and fabrication of novel supperresolution phase plates for beam shaping and possible use in optical storage. The fourth is to develop novel femtosecond laser information processing techniques by incorporating microoptical elements, for example, use of a pair of reflective Dammann gratings for splitting the femtosecond laser pulses. The most attractive feature of this approach is that the conventional beam splitter is avoided. The conventional beam splitter would introduce the unequal dispersion due to the broadband spectrum of ultrashort laser pulses, which will affect the splitting result. We implemented the Dammann splitting apparatus by using two-layered reflective Dammann gratings, which generates the almost same array without angular dispersion. We believe that our device is highly interesting for splitting femtosecond laser pulses.

A paleoictiofauna da Formação Missão Velha, Cretáceo Inferior da Bacia do Araripe, Nordeste do Brasil

A Bacia sedimentar do Araripe é uma das mais ricas localidades fossilíferas do mundo e representa algumas das principais fases da evolução tectônica ligadas ao processo de abertura do Atlântico Sul. Essa bacia se subdivide em dois pacotes estratigráficos distintos: o Grupo Cariri (constituído pelas formações Cariri, Missão Velha e Rio Batateiras) e o Grupo Araripe (constituído pelas formações Crato, Ipubi, Santana e Exu). No caso do Grupo Cariri, apenas a Formação Missão Velha (= Brejo Santo para alguns autores) apresenta restos de peixes fósseis. Essa fauna, típica da fase rift da separação da parte oeste do Gondwana, pode ser comparada à ictiofauna já descrita no Grupo Bahia e à fauna encontrada em diversas bacias interiores do Nordeste do Brasil. O presente trabalho constou da realização de coletas na Formação Missão Velha, identificação, preparação e descrição dos espécimes coletados; comparação da paleoictiofauna dessa formação com a de outras bacias de mesma idade; análise da distribuição paleobiogeográfica dos grupos ali presentes. Apesar de desarticulados, foram identificados seis táxons de peixes, assim como fragmentos de teleósteos não identificados. Os táxons identificados a partir do material coletado são: dentes, espinhos cefálicos e espinhos de nadadeira dorsal de Hybodontiformes; escamas, dentes e ossos desarticulados de Lepidotes sp.; escamas de Pleuropholidae; diversos ossos desarticulados de Mawsonia cf. gigas; placa dentária e outros ossos isolados de Ceratodus sp. Essa fauna é muito importante, pois representa uma biota lacustrina do Neocomiano do Brasil, depositada durante os estágios pré-rift/rift da separação do oeste do Gondwana. Durante a fase pré-rift e rift pode ser observada uma correlação estratigráfica entre a Formação Missão Velha e as bacias marginais da África ocidental. Portanto, a biota presente na Formação Missão Velha auxilia a compreensão da diversidade faunística presente nos estágios pré-rift e rift do Brasil e da África.