Optical trapping: a review of essential concepts

Optical tweezers are an innovative technique for the non-contact, all-optical manipulation of small material samples, which has extraordinarily expanded and evolved since its inception in the mid-80s of the last century. Nowadays, the potential of optical tweezers has been clearly proven and a wide range of applications both from the physical and biological sciences have solidly emerged, turning the early ideas and techniques into a powerful paradigm for experimentation in the micro- and nanoworld. This review aims at highlighting the fundamental concepts that are essential for a thorough understanding of optical trapping, making emphasis on both its manipulation and measurement capabilities, as well as on the vast array of important biological applications appeared in the last years.

Dispersão em fibras ópticas de diâmetro reduzido

O presente trabalho tem como objectivo o estudo da dispersão cromática em fibras ópticas de diâmetro reduzido (FDR). A dispersão cromática pode ser controlada efectivamente através da variação do diâmetro da fibra, dando origem a múltiplas aplicações em sensores ópticos e componentes fotónicos não lineares. Na primeira parte do trabalho são apresentados os modos de propagação convencionais, os modos LP, e os modos de propagação em fibras ópticas de diâmetro variável. De seguida são estudados alguns métodos de aproximação e interpolação polinomiais do modo fundamental HE11. È efectuado o cálculo da derivada das aproximações e interpolações obtidas de forma a concluir qual o método, que calcula com maior precisão, e com menor número de pontos a derivada. A seguir aplica-se o método no cálculo da dispersão cromática, mais precisamente, através do cálculo da 2ª derivada. Na parte final é analisada a dispersão cromática, através do cálculo da 1ª derivada de medições experimentais do atraso de grupo, efectuadas na Universidade de Aveiro, e de cálculo teóricos provenientes dos modos de propagação em fibras ópticas de diâmetro variável. O objectivo é compreender a influência da variação do comprimento, e do raio da fibra no fenómeno da dispersão cromática.

Redução das emissões de CO2 em redes ópticas

Num mundo em que as redes de telecomunicações estão em constante evolução e crescimento, o consumo energético destas também aumenta. Com a evolução tanto por parte das redes como dos seus equipamentos, o custo de implementação de uma rede tem-se reduzido até ao ponto em que o maior obstáculo para o crescimento das redes é já o seu custo de manutenção e funcionamento. Nas últimas décadas têm sido criados esforços para tornar as redes cada fez mais eficientes ao nível energético, reduzindo-se assim os seus custos operacionais, como também a redução dos problemas relacionados com as fontes de energia que alimentam estas redes. Neste sentido, este trabalho tem como objectivo principal o estudo do consumo energético de redes IP sobre WDM, designadamente o estudo de métodos de encaminhamento que sejam eficientes do ponto de vista energético. Neste trabalho formalizámos um modelo de optimização que foi avaliado usando diferentes topologias de rede. O resultado da análise mostrou que na maioria dos casos é possível obter uma redução do consumo na ordem dos 25%.

Optimização de redes ópticas de distribuição de serviços

O aumento da utilização e da oferta de tipos de serviços nas redes de acesso conduziram à necessidade de encontrar uma solução capaz de responder às exigências da sociedade de informação, em particular dos utilizadores, sendo o consequente aumento de largura de banda a medida mais tomada pelos operadores de telecomunicações. Perante este cenário é inevitável a migração das redes de acesso de cobre para redes de acesso em fibra óptica de elevada disponibilidade. Esta dissertação propõe-se realizar um estudo sobre o projecto e a optimização das redes ópticas de distribuição de serviços urbanos e exemplificar esse tema através da implementação de um caso de estudo. Para tal, numa primeira fase, foi realizado o estudo das várias redes de acesso existentes no mercado, DSL, cabo, Ethernet, etc., bem como a sua evolução para redes PON e a migração de serviços. Numa segunda etapa procedeu-se à aplicação dos conceitos, anteriormente analisados, através da implementação prática do projecto numa rede urbana em fibra óptica, no município da Amadora, com recurso à tecnologia actual. A implementação do caso de estudo foi útil para melhorar a largura de banda existente, o tipo de acesso e a quantidade de serviços de rede disponibilizados, bem como a redução de custos com as comunicações de voz e dados.

Ensaios avançados com fibras ópticas = advanced characterization of optical fibers

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Fibras ópticas. O paradigma

Com a obrigatoriedade de dotar todos os edifícios e urbanizações com instalações de fibra óptica devido ao Decreto-Lei 123/2009, todos os projectistas, retalhistas, instaladores e promotores deparam-se com a necessidade de implementar algo ainda estranho para muitos. Se, por um lado a legislação obriga ao uso das fibras monomodo, indo de encontro à compatibilização com as tecnologias que os operadores de telecomunicações já estavam a implementar ( ex: Gigabit Ethernet – Passive Optical Network (GE-PON) nas FTTH (Fiber To The Home), por outro temos as redes locais de Complexos Empresariais e Fabris ou mesmo edifícios comerciais, cuja distribuição interior inter-bastidores, continua a ser implementada em fibras multimodo de última geração, pois a nível de custos dos conversores electro-ópticos (ONT) ainda há uma diferença substancial de valor entre os monomodo e os multimodo. Tendo em vista a constante evolução, os fabricantes tendem a desenvolver produtos optimizados para as necessidades de agora e as que se perspectivam para um futuro próximo.

Aplicação de sensoresde fibras ópticas à observação do comportamento de obras geotécnicas

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Geológica (Geotecnia)

Estudio de las propiedades dieléctricas y ópticas de películas de sólidos moleculares sobre sustratos de diversa naturaleza

El tema de investigación propuesto en el presente proyecto es el estudio de las propiedades dieléctricas y ópticas de películas de sólidos moleculares formadas a partir de compuestos derivados del bifenilo, con halógenos como sustituyentes. Se analizará el comportamiento de bis (4 cloro fenil) sulfona y 4-4' dicloro benzofenona comparativamente con fenil sulfona y benzofenona. Se continuará con otros compuestos, variando la posición y naturaleza de los sustituyentes. Se utilizarán sustratos de naturaleza metálica como plata y oro, y dióxido de titanio. Se analizarán efectos específicos de la orientación cristalina de la superficie del sustrato. Una de las motivaciones del presente proyecto es la diversidad de aplicaciones prácticas de estas películas en el campo de la contaminación ambiental, la optoelectrónica y la industria farmacéutica. Efectivamente la actividad biológica y toxicidad de compuestos bifenílicos clorados está directamente relacionada con la conformación molecular y la movilidad relativa de los anillos bencénicos entre sí. Por otra parte muchos de estos compuestos presentan respuestas ópticas no lineales lo cual los hace atractivos para su utilización en el diseño de instrumental optoelectrónico. Además el estudio de estos compuesto presenta interés académico en el campo de la Física del Estado Sólido. En la elaboración de modelos teóricos es importante el conocimiento de los mecanismos a través de los cuales las distintas contribuciones de las fuerzas intramoleculares, intermoleculares y de interacción con el sustrato determinan la estructura del sólido molecular. (...) El objetivo general del presente proyecto es lograr controlar la estructura de películas de compuestos derivados del bifenilo variando las condiciones de trabajo. Específicamente se pretende determinar las condiciones experimentales bajo las cuales son energéticamente más estables las diferentes fases que se observan en estos compuestos. A su vez se intentará determinar los cambios en sus propiedades dieléctricas y ópticas y la toxicidad variando diversos parámetros experimentales con fines prácticos. Por otra parte, con el conocimiento del comportamiento de estas películas aportará información para la elaboración de modelos teóricos que expliquen los mecanismos involucrados en la competencia de los diversos tipos de interacciones que determinan las diferentes estructuras.

Estudio comparativo de los valores de difusión por RM de las radiaciones ópticas en pacientes diagnosticados de síndrome clínico aislado con pacientes controles.

Diversos estudis han demostrat que, en pacients amb esclerosi múltiple, existeixen alteracions als paràmetres de difusió mesurats amb Resonància Magnètica als tractes de substància blanca que es mostren aparentment normals en les seqüències convencionals. Amb l’objectiu de demostrar si aquestes alteracions apareixen precoçment en la fase de síndrome clínic aïllada, es van analitzar una sèrie d’estudis de Resonància Magnètica cerebral amb seqüències potenciades en difusió i tractografia de les radiacions òptiques, de pacients amb el diagnòstic de síndrome clínic aïllada i pacients controls, mesurant en tots ells els valors dels paràmetres principals de difusió: coeficient de difusió aparent y fracció d’anisotropia. Amb aquestes exploracions no es van demostrar alteracions als paràmetres de difusió en fases tan precoces de la malaltia als pacients casos davant els controls.

Análise do Desempenho de Amplificadores Ópticos Semiconductores Reflectivos em Redes Ópticas de Acesso da Próxima Geração

O constante crescimento de aplicações Internet têm vindo a contribuir para a necessidade do aumento de largura de banda na rede de acesso, o que fomenta a procura de novas soluções para redes de acesso de fibra óptica. Nesse contexto, soluções conhecidas como transmissores independentes do comprimento de onda (WIT wavelengthindependent transmitters) isto é, soluções para emissores que possam operar numa ampla gama de comprimentos de onda, poderão ser muito úteis. Sendo uma das mais promissoras o amplificador óptico semiconductor reflectivo (RSOA). Nesta dissertação foi implementado um modelo simplificado do RSOA que permite eficientemente determinar as suas características estáticas e dinâmicas. Foi também implementado um modelo de simulação, em Matlab, que permita estudar o desempenho de um sistema de comunicação por fibra óptica que utiliza RSOA e técnicas de modulação digital por desvio de fase com M estados (M-PSK M-ary Phase Shift Keying). Com o modelo de simulação foi avaliada qual a taxa de transmissão máxima atingível. A avaliação do desempenho foi feita através do cálculo da magnitude do vector erro (EVM Error Vector Magnitude), considerando os vários blocos implementados. Foi determinado o ponto óptimo de funcionamento do RSOA, sendo também avaliado do desempenho de sistema de transmissão, usando diferentes parâmetros do sinal M-PSK (M=4,16,64) com taxa de transmissão de 1Gbits/s e 10 Gbits/s considerando vários comprimentos de fibra óptica.

Seguimiento del aprendizaje mediante análisis de trazas en una simulación de trampas ópticas

En este artículo se presenta una simulación de una trampa óptica, es decir, un haz de luz muy focalizado capaz de atrapar partículas dieléctricas alrededor de la zona focal. El programa ha sido diseñado para su utilización en la docencia a nivel de último año del grado de Física o Máster. La aplicación incluye un sistema de seguimiento que permite conocer (trazar) la interacción del estudiante con el programa. Esta herramienta permitirá al profesor analizar el trabajo realizado por el alumno así como también detectar la presencia de errores comunes.

Estudo das propriedades ópticas em vidros 0,3La2S3-0,7Ga2S 3

In this work we describe the synthesis and characterization of chalcogenide glass (0.3La2S3-0.7Ga2S 3) with low phonons frequencies. Several properties were measured like Sellmeier parameters, linear refractive index dispersion and material dispersion. Samples with the composition above were doped with Dy2S3. The absorption and emission characteristics were measured by electronic spectroscopy and fluorescence spectrum respectively. Raman and infrared spectroscopy shows that these glasses present low phonons frequencies and strucuture composed by GaS4 tetrahedrals. The Lines model was used for calculate the coefficients values of the non linear refractive index.

Características ópticas e morfológicas de nanoestruturas de ouro

The present study describes a new procedure to obtain gold nanoparticles, directly in the pores of polycarbonate membranes commonly used in ultrafiltration. The dimensions of the particles may be controlled through the reduction time of the ions in the channels of the harbor matrix. The dissolution of the metallized polymer enables an investigation of the optical and morphologic properties of these elements.

Estudo teórico de propriedades ópticas não-lineares de nanotubos de carbono de parede única quimicamente modificados

Structure and first hyperpolarizability for a series of armchair a(5,5) chemically modified carbon nanotubes (CNT) were calculated at semiempirical and density functional levels of theory. The 4,4´-substituted stilbenes were selected as chromophore with substituents at position 4´ set to X=NO2, H, Cl, OH and NH2. The calculated values for static first hyperpolarizability (β) were almost linearly dependent on the electronic effect of the group X, increasing from NO2 to NH2. At DFT level the effect of inserting the chromophore in the CNT surface was to enhance the β value up to 70% relative to the free 4,4´-substituted stilbene.

Sistemas de comunicación a través de fibras ópticas por Leopoldo René Villarreal Jiménez

Tesis (Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Electrónica) U.A.N.L.