Estructuras sub-longutud de onda para el diseño de dispositivos en guía dieléctrica

Sub-wavelength structures are enabling the design of devices based in dielectric waveguides with unprecedented performance in both the near-infrared and mid-infrared wavelength regions. These devices include fiber-to-chip grating couplers with sub-decibel efficiency, waveguide couplers with bandwidths of several hundred nanometers, and low loss suspended waveguides. Here we will report our progress in the electromagnetic modelling and simulation of sub-wavelength structures, providing at the same time an intuitive vision of their fundamental optical properties. Furthermore, we will address design strategies for several integrated optical devices based on these structures, and present the latest experimental results for structures operating both at near and mid-infrared wavelengths.

Influencia de la longitud de onda de la luz en el nivel de actividad de Holothuria sanctori, Holothuria dakarensis y Holothuria arguinensis

Se estudió el papel de la longitud de onda de la luz (color) en el grado de actividad motriz de tres especies de pepino de mar (Holothuria sanctori, H. dakarensis y H. arguinensis). Con independencia del tamaño de los individuos, H. sanctori prefiere los ambientes oscuros, permaneciendo inactiva en zonas iluminadas con independencia del color de la luz. H. dakarensis muestra actividad bajo luz roja, y H. arguinensis prefiere ambientes oscuros pero su desplazamiento es mayor en presencia de luz azul. ABSTRACT: The effect of the light wave length on the degree of activity of three species of sea cucumbers (Holothuria sanctori, H. dakarensis and H. arguinensis) was studied. Regardless of individuals sizes, H. sanctori prefered dark environments; this species remained inactive in illuminated areas regardless of the light colour. H. dakarensis showed activity under red light and H. arguinensis preferred dark environments, though its displacement was larger under blue light.

Influencia de la longitud de onda de la luz incidente en el nivel de actividad de Carabus sp.

[ES] Los cárabos se caracterizan por tener sus mayores niveles de actividad durante la noche. Al ser sometidos a distintas longitudes de onda de luz, estos muestran un fototropismo negativo al ser expuestos bajo luces de color índigo, azul y naranja, y muy negativo bajo a la luz verde. Bajo luz roja su actividad es alta.

Diseño de multiplexores hibridos para sistemas de comunicaciones ópticas mediante la concatenación de dispositivos selectivos en longitud de onda

La creciente demandada de información por parte del abonado hace necesaria la inclusión de nuevos servicios como la transmisión da datos de alta y baja velocidad, señales de vídeo, etc. La única solución que promete viabilidad es la que puede desarrollarse con Fibra Óptica.

Efectos de la microestructura sobre la transmisión de neutrones en materiales de interés nuclear.

Cuando un haz policromático de neutrones pasa a través de un material, los neutrones de distintas longitudes de onda son atenuados en formas muy diferentes. Como resultado, el espectro de energía del haz de neutrones cambia cuando una muestra es colocada frente el haz. Un análisis detallado del cociente de intensidad entre los haces de transmitido e incidente puede proporcionar una gran cantidad de información acerca de la estructura cristalina y microestructura de la muestra, definidas a través de la sección eficaz total del material. Para neutrones térmicos y sub-térmicos, el ordenamiento y movimiento de los átomos a escala microscópica define en forma precisa la dependencia de esta magnitud con la energía del neutrón incidente. Así, la variación con la energía de la sección eficaz total de los sólidos debido a la estructura de los átomos para distancias entre 0,1 y 100 Å se encuentra bien establecida, y es explotada en el estudio de estructuras cristalinas y de los movimientos vibracionales y rotacionales. Como contrapartida, el efecto de la estructura mesoscópica de los materiales, esto es para dimensiones entre 0,1 y 100 µm, sobre la sección eficaz total ha sido mucho menos estudiado, a pesar de provocar cambios profundos en esta magnitud. En esta Tesis estudiamos y formalizamos la dependencia de la sección eficaz total con características microestructurales tales como la porosidad, y la distribución de tamaños y orientaciones de los granos que componen los materiales, y desarrollamos modelos teóricos a partir de las características microestructurales de muestras de interés nuclear con diferente microestructura. Estos modelos permiten describir la contribuci ón de la componente elástica coherente de la seción eficaz total sobre los espectros de transmisión de neutrones e introducen parámetros como la cantidad de cristales que conforman el material, su estructura cristalina, parámetros de red, mosaicidad, estructura de poros u orientación preferencial de granos, para describir la sección total de materiales monocristalinos o policristalinos. En todos los casos, los modelos desarrollados fueron implementados en una biblioteca basada en el lenguaje computacional MATLAB y fueron comparados con secciones eficaces totales obtenidas en experimentos de transmisión de neutrones realizados en el Departamento de Física de Neutrones del Centro Atómico Bariloche y en ISIS Facility, Reino Unido. Los novedosos modelos microestructurales propuestos describen fielmente los experimentos desarrollados sobre muestras con distinta microestructura, lo que permite el empleo de los mismos en un código de refinamiento sobre los datos experimentales. Aquí, desarrollamos herramientas computacionales que ajustan por cuadrados mínimos no lineales los modelos paramétricos representativos de cada microestructura, sobre la sección eficaz total o la transmisión experimental, para determinar parámetros microestructurales de la muestra a partir de experimentos de transmisión de neutrones con resolución en longitud de onda. Los resultados son de particular relevancia para la interpretación y el análisis cuantitativo de las imágenes realizadas por la técnica de radiografía neutrónica con resolución en energía, que ha recibido un gran impulso en años recientes.

Efectos de la microestructura sobre la transmisión de neutrones en materiales de interés nuclear.

Cuando un haz policromático de neutrones pasa a través de un material, los neutrones de distintas longitudes de onda son atenuados en formas muy diferentes. Como resultado, el espectro de energía del haz de neutrones cambia cuando una muestra es colocada frente el haz. Un análisis detallado del cociente de intensidad entre los haces de transmitido e incidente puede proporcionar una gran cantidad de información acerca de la estructura cristalina y microestructura de la muestra, definidas a través de la sección eficaz total del material. Para neutrones térmicos y sub-térmicos, el ordenamiento y movimiento de los átomos a escala microscópica define en forma precisa la dependencia de esta magnitud con la energía del neutrón incidente. Así, la variación con la energía de la sección eficaz total de los sólidos debido a la estructura de los átomos para distancias entre 0,1 y 100 Å se encuentra bien establecida, y es explotada en el estudio de estructuras cristalinas y de los movimientos vibracionales y rotacionales. Como contrapartida, el efecto de la estructura mesoscópica de los materiales, esto es para dimensiones entre 0,1 y 100 µm, sobre la sección eficaz total ha sido mucho menos estudiado, a pesar de provocar cambios profundos en esta magnitud. En esta Tesis estudiamos y formalizamos la dependencia de la sección eficaz total con características microestructurales tales como la porosidad, y la distribución de tamaños y orientaciones de los granos que componen los materiales, y desarrollamos modelos teóricos a partir de las características microestructurales de muestras de interés nuclear con diferente microestructura. Estos modelos permiten describir la contribuci ón de la componente elástica coherente de la seción eficaz total sobre los espectros de transmisión de neutrones e introducen parámetros como la cantidad de cristales que conforman el material, su estructura cristalina, parámetros de red, mosaicidad, estructura de poros u orientación preferencial de granos, para describir la sección total de materiales monocristalinos o policristalinos. En todos los casos, los modelos desarrollados fueron implementados en una biblioteca basada en el lenguaje computacional MATLAB y fueron comparados con secciones eficaces totales obtenidas en experimentos de transmisión de neutrones realizados en el Departamento de Física de Neutrones del Centro Atómico Bariloche y en ISIS Facility, Reino Unido. Los novedosos modelos microestructurales propuestos describen fielmente los experimentos desarrollados sobre muestras con distinta microestructura, lo que permite el empleo de los mismos en un código de refinamiento sobre los datos experimentales. Aquí, desarrollamos herramientas computacionales que ajustan por cuadrados mínimos no lineales los modelos paramétricos representativos de cada microestructura, sobre la sección eficaz total o la transmisión experimental, para determinar parámetros microestructurales de la muestra a partir de experimentos de transmisión de neutrones con resolución en longitud de onda. Los resultados son de particular relevancia para la interpretación y el análisis cuantitativo de las imágenes realizadas por la técnica de radiografía neutrónica con resolución en energía, que ha recibido un gran impulso en años recientes.

Design and evaluation of an optical switching node

[EN]For a good development of elastic optical networks, the design of flexible optical switching nodes is required. This work analyses the previously proposed flexible architectures and, based on the most appropriate, which is the Architecture on Demand (AoD), proposes a specific configuration of the node that includes spatial and spectral switching and the wavelength conversion functionality with a low blocking probability and the minimum amount of modules; the characteristics of the traffic that the designed node is able to cope with are specified in the last chapter. An evaluation of the designed node is also done, and, compared to the other architectures, it is shown that the Architecture on Demand gives better results than others and that it has a higher potential for future developments.

Soluciones solitón y aplicación a las proteínas

Podemos encontrar en la naturaleza dos tipos de ondas. Por una lado est an las ondas lineales y por otro lado las ondas no lineales. Tradicionalmente, hablamos de las ondas lineales, que son las m as familia- res, las que estamos m as acostumbrados a encontrarnos en el d a a d a, y las que llevamos estudiando desde hace mucho tiempo. Entre ellas encontramos las ondas de la luz y las del sonido, por ejemplo. Estas ondas tienen, sea cual sea su forma, velocidad, amplitud y longitud de onda constantes. Asimismo, obedecen al principio de superposici on. Por otro lado, en este trabajo, destacaremos las ondas no lineales, que son menos familiares que las anteriores comentadas, pero no por ello menos im- portantes. Este tipo de ondas son muy diferentes a las lineales, ya que en ellas la amplitud, la longitud de onda y la velocidad no son constantes. Entre los ejemplos donde las encontramos, destacamos una ola en el mar aproxi- mandose a la orilla. Vemos que la distancia entre las crestas va decreciendo, la velocidad cambia y la altura de la ola va creciendo conforme va percibien- do el fondo; llegando a un punto en el que la ola se rompe ya que la parte superior se ha adelantado demasiado a la inferior. Con respecto a esta parte de la ciencia, la Matem atica y F sica No Lineal, cabe destacar sus grandes avances en la segunda mitad del siglo XX con la Teor a de Solitones, punto en el que centraremos el tema de este trabajo. En primer lugar daremos una de nici on sencilla de solit on: los solitones son ondas no lineales que exhiben un comportamiento extremadamente inespe- rado e interesante, son ondas solitarias que se propagan sin deformarse. De ah que su nombre derive de onda solitaria

Estudio de las ecuaciones de Boussinesq para la modelización de tsunamis

[es]Podemos encontrar las ecuaciones de Boussinesq en la descripción de playas, rios y lagos. Estas ecuaciones estudian la dinámica de las aguas poco profundas como las ecuaciones “ Korteweg-deVries (KdV)". Sin embargo, a pesar de ser más conocidas, las ecuaciones de KdV, no son capaces de modelar olas solitarias propagándose en distintas direcciones. Entre muchas otras aplicaciones de las ecuaciones de Boussinesq destaca la de modelar olas de tsunamis. Estos tipos de olas ya son perfectamente descritos por las ecuaciones de Navier Stokes, pero todavía no existen técnicas que permitan resolverlas en un dominio tridimensional. Para ello se usan las ecuaciones de Boussinesq, pensadas como una simplificación de las ecuaciones de Navier Stokes. Los años 1871 y 1872 fueron muy importantes para el desarrollo de las ecuaciones de Boussinesq. Fue en 1871 cuando Valentin Joseph Boussinesq recibió el premio de la “Academy of Sciences”, por su trabajo dedicado a las aguas poco profundas. Ahí fue donde Boussinesq introdujo por primera vez los efectos dispersivos en las ecuaciones de Saint-Venant. Por ello, se puede decir que las ecuaciones de Boussinesq son más completas físicamente que las ecuaciones de Saint-Venant. Las ecuaciones de Boussinesq contienen una estructura hiperbólica (al igual que las ecuaciones no lineales de aguas poco profundas) combinada con derivadas de orden elevado para modelar la dispersión de la ola. Las ecuaciones de Boussinesq pueden aparecer de muchas formas distintas. Dependiendo de como hayamos escogido la variable de la velocidad podemos obtener un modelo u otro. El caso más usual es escoger la variable velocidad en un nivel del agua arbitrario. La efectividad de la ecuación de Boussinesq seleccionada variará dependiendo de la dispersión. Una buena elección de la variable velocidad puede mejorar significativamente la modelización de la propagación de ondas largas. Formalmente, como veremos en el capítulo 1, podemos transformar términos de orden elevado en términos de menor orden usando las relaciones asintóticas. Esto nos proporciona una forma elegante de mejorar las relaciones de dispersi\'on. Las ecuaciones de Boussinesq más conocidas son las que resolveremos en el capítulo 2. En dicho capítulo veremos la ecuación cúbica de Boussinesq, que sirve para describir el movimiento de ondas largas en aguas poco profundas; las ecuaciones de Boussinesq acopladas, que describen el movimiento de dos fluidos distintos en aguas poco profundas (como puede ser el caso de un barco que desprende accidentalmente aceite, el aceite va creando una capa que flota encima de la superficie del agua); la ecuación de Boussinesq estándar, que describe un gran número de fenómenos de olas dispersivas no lineales como la propagaci\ón en ambas direcciones de olas largas en la superficie de aguas poco profundas. Pero en olas de longitud de onda corta presenta una inestabilidad y la ecuación es incorrecta para el problema de Cauchy, por ello Bogolubsky propuso la ecuación de Boussinesq mejorada. Esta ecuación es la última que estudiaremos en el capítulo 2 y es una ecuación físicamente estable, correcta para el problema de Cauchy y además como veremos en el capítulo 3, apropiada para las simulaciones numéricas. Como ya indicado, en el capi tulo 1 deduciremos las ecuaciones de Boussinesq a partir de las ecuaciones físicas del flujo potencial. El objetivo principal es deducir dos modelos de ecuaciones de Boussinesq acopladas y obtener su relación de dispersión. Para llegar a ello, se usa un método de la expansión asintótica de la velocidad potencial en términos de un pequeño parámetro. De esta manera conseguimos dos modelos distintos, cada uno asociado a uno de los dos modelo de disipación que hemos establecido. Por último dado que las ecuaciones siempre vienen dadas en variables dimensionales, volveremos a la notación dimensional para analizar la relación de dispersión de las ecuaciones de Boussinesq disipativas. En el capí tulo 2 pasaremos a su resolución analítica, buscando soluciones de tipo solitón. Introduciremos el método de la tangente hiperbólica, muy útil para encontrar soluciones exactas de ecuaciones no lineales. Usaremos este método para resolver la ecuación cúbica de Boussinesq, un sistema de ecuaciones acopladas de Boussinesq, la ecuación estandar de Boussinesq y la mejorada. Los sistemas que aparecen en la aplicación del método de la tangente hiperbólica estan resueltos usando el software Mathematica y uno de ellos irá incluido en el apéndice A. En el capíulo 3 se introduce un esquema en diferencias finitas, que sirve para convertir problemas de ecuaciones diferenciales en problemas algebraicos fácilmente resolubles numéricamente. Este método nos ayudaráa estudiar la estabilidad y a resolver la ecuación mejorada de Boussinesq numéricamente en dos ejemplos distintos. En el apéndice B incluiremos el programa para la resolución numérica del primer ejemplo con el Mathematica.

Propiedades radiativas y ópticas de una herramienta de corte compuesta por nitruro de boro cúbico

Se ha medido la emisividad espectral (2,5-25 micras) normal de una herramienta de corte industrial, compuesta en un 55% por nitruro de boro cúbico (cBN), en el rango de temperaturas 200-1000 ºC. La emisividad medida muestra un comportamiento suavemente descendente al aumentar la longitud de onda, propio de metales, con un descenso pronunciado alrededor de 9 micras. Este valle se corresponde con la emisividad calculada para el cBN cúbico puro en la literatura, que sin embargo no exhibe el comportamiento metálico medido. Así mismo, se observa que la emisividad espectral es esencialmente independiente de la temperatura, aunque no así la emisividad total. Los resultados experimentales para el cBN puro indican que la reflectividad de dicho compuesto se puede explicar satisfactoriamente mediante un modelo de Lorentz para dieléctricos, mientras que el ajuste teórico de la reflectividad medida para la herramienta de corte necesita incluir una contribución del modelo de Drude para explicar el comportamiento metálico observado. Este modelo combinado se ajusta razonablemente bien a las medidas, y revela que la herramienta de corte se comporta como un semiconductor degenerado, con una alta densidad de portadores libres. Además, permite realizar una estimación teórica de sus constantes ópticas. Por último, se ha realizado un estudio sobre la medida y el control de la temperatura de la muestra, empleando distintos métodos de unión termopar.

Espectro electromagnético y visión : el sonido.

Resumen basado en el de la publicación

Espectre electromagnètic y visió : el só. 'Espectro electromagnético y visión : el sonido'.

Resumen basado en el de la publicación

Máser y láser.

Se presenta un estudio sobre un sistema amplificador de ondas electromagnéticas, de corta longitud de onda. Así, la palabra MASER significa: Amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación. Y LASER representa el mismo sistema de amplificación pero extendido a la luz visible o Maser óptico. Se presenta en detalle el funcionamiento de estos amplificadores, se expone un esquema del significado de una distribución normal de Boltzman en el equilibrio térmico, se discuten las condiciones que ha de tener un material maser para poder amplificar, y se mencionan las causas del bajo nivel de ruido de estos aparatos. Se presentan también los diferentes tipos de Maser, y por último, se expone un estudio de los Maser ópticos y sus aplicaciones.

Teoría física del color.

Se desarrollan los siguientes temas sobre Teoría Física del Color: generalidades; fuentes de luz y distribución espectral de la radiación emitida por el cuerpo negro; flujo luminoso y magnitudes derivadas; flujo radiante y flujo luminoso, rendimiento luminoso de una radiación monocromática y de una radiación compleja; absorción por un medio, leyes, transmisión y densidad óptica, coeficiente molecular de extinción; luminosidad de una solución o de una superficie; características cromáticas de la luz; mezcla aditiva de colores, especificación de un color en función de tres primarios; especificación de un color según las normas de la Comisión Internacional de Iluminación, curva lugar del espectro; coeficientes cromáticos de una radiación compleja; determinación de los coeficientes cromáticos de una solución o superficie coloreada; algunas propiedades del diagrama cromático y caracterización de un color por su longitud de onda dominante y pureza.

Multi-layer survivability: routing schemes for GMPLS-based networks

En les xarxes IP/MPLS sobre WDM on es transporta gran quantitat d'informacio, la capacitat de garantir que el trafic arriba al node de desti ha esdevingut un problema important, ja que la fallada d'un element de la xarxa pot resultar en una gran quantitat d'informacio perduda. Per garantir que el trafic afectat per una fallada arribi al node desti, s'han definit nous algoritmes d'encaminament que incorporen el coneixement de la proteccio en els dues capes: l'optica (WDM) i la basada en paquets (IP/MPLS). D'aquesta manera s'evita reservar recursos per protegir el trafic a les dues capes. Els nous algoritmes resulten en millor us dels recursos de la xarxa, ofereixen rapid temps de recuperacio, eviten la duplicacio de recursos i disminueixen el numero de conversions del trafic de senyal optica a electrica.