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Micro-hole drilling in thin films with cw low power lasers


In this work, we perform drilling of micro-holes and micro-patterning in indium tin oxide (ITO) and titanium thin films. In ITO films the drilling is performed by thermocavitation only; meanwhile in titanium two competing processes are identified: (i) laser-induced sublimation producing high-quality micro-holes comparable to those produced with femtosecond pulses but at a reduced cost and (ii) erosion by thermocavitation which tend to degrade the quality of the micro-holes. The micro-holes can be employed as micrometer light sources for use in point-diffraction interferometers or spatial filters; in addition, micron-sized resolution patterning can be performed.


Laser materials processing Thermal effects Damage Microstructure fabrication Micro-optical devices CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Detección y medición de campos eléctricos utilizando retardadores electroópticos en tecnología de óptica integrada


The thesis work presents the experimental development of an optoelectronic system

for sensing high intensity electric fields using integrated optics technology based on

lithium niobate crystals. (LiNbO3).

The theoretical analysis of intensity and coherence modulation with a polarization

interferometer is done in this work, for such purposes high and low coherence optical

light sources are used.

The obtained results are presented.

El trabajo de tesis presenta el desarrollo experimental de un sistema optoelectrónico

para el sensado de campos eléctricos intensos utilizando tecnología de óptica

integrada en cristales de niobato de litio (LiNbO3).

Se realiza el análisis teórico de modulación por intensidad y coherencia con un

interferómetro de polarización, para lo cual se utilizan fuentes luminosas de alta y

baja coherencia.

Se presentan los resultados obtenidos.

Doctoral thesis

Electro-optical devices Electric field measurement Optoelectronic devices CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Retrieving optical pulse profiles using a nonlinear optical loop mirror


A novel technique is proposed to characterize the

power profile of short optical pulses using the transmission characteristic

of a nonlinear optical loop mirror (NOLM). Under some

assumptions, the power profile can be retrieved from pulse energy

measurements at the NOLM output using a slow detection setup.

As a fiber-based technique based on the Kerr effect, it does not

require phase matching or tedious mechanical adjustments. The

technique is able to characterize simultaneously pulse features

from the picosecond to the nanosecond scale.


Nonlinear optics Optical fiber devices Optical pulse measurements. CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Study of the presence of spherical deformations on the Al top electrode due to electroforming in rewritable organic resistive memories


"Physical deformations are observed at the top electrodes during the electroforming process in Al/PEDOT: PSS + nitrogen doped multiwalled carbon nanotube (N-MWCNTs)/Al rewritable resistive memory devices. These physical deformations arise from electrochemical reactions, i. e., a reduction reaction in the native Al oxide layer, which are similar to those reported in TiO2-based resistive memory devices. These memory devices are electroformed at the ON state using an similar to -2 V pulse or at the OFF state using an similar to 3 V pulse. These processes are current-controlled; a minimum compliance current is necessary to obtain the electroforming of the device, generally between 5 to 10 mA. SEM and AFM micrographs show the presence of spherical deformations at the top electrode due to O-2 gas formation generated by the reduction in the native AlOx layer during the electroformation, with a diameter of similar to 7 micrometres for positive voltage or a smaller diameter of similar to 3 micrometres for negative voltage. After top-electrode delamination, circular craters are found in the active layer in the vicinity of the N-MWCNTs, which only occurs when a negative voltage is used in the electroformation, indicating that film damage is induced by oxygen bubbles created at the bottom electrode/polymeric film interface."


Random-access memory Oxide-films Devices Resistance BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Two-dimensional optical micro-scanner on silicon technology


A two-dimensional optical micro-scanner, which main components are two mobile flat and a concave micro-mirrors, is designed such that, all optical components can be fabricated on the same substratum. The optical parameters, which physical dimensions are between 50 and 500 μm, are obtained within the geometrical optics. The optical performance is evaluated by means of the MTF and Rayleigh resolution criteria, given 80% of modulation for a frequency of 8 cycles/mm with a Gaussian source, the resolution limit is 30 μm.


Optical design Micro-mirrors Micro-optical systems Integrated optics Oslo CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA

Moduladores interferométricos con baja distorsión.

Low distortion interferometric light modulators.

Carlos Torres Torres (2001)

En este trabajo se estudia la manera de disminuir la distorsión producida por los moduladores de intensidad luminosa, cuyo principio de operación está basado en la interferencia de haces ópticos, tal como ocurre en los moduladores electro-ópticos (celdas Pockels) o en los moduladores fotoelásticos. Debido a que todos estos moduladores muestran una curva de respuesta sinusoidal, típicamente operan con un rango dinámico máximo del 40%. Se analizó teórica y experimentalmente el efecto de la retroalimentación optoelectrónica en su curva de respuesta. Se estudiaron dos tipos de moduladores ópticos (modulador de Sagnac y modulador de dos etapas) y se encontró que la retroalimentación puede disminuir notablemente la distorsión de la señal modulada al mejorar la linealidad de la curva de respuesta del modulador. La cantidad de distorsión que se puede disminuir, depende de la razón entre la señal moduladora y la señal de retroalimentación, la cual se puede ajustar fácilmente con un amplificador electrónico. Los resultados teóricos y experimentales mostraron una alta correlación, y los moduladores propuestos en esta tesis operan con rangos dinámicos superiores a 60%

In this work we studied methods for improving the performance of licht intensity modulators by disminishing the distortion of the output modulated light beam. These modulators include electro-optic modulators (Pockels Cells) and photo-elastic modulators, which exhibit a nonlinear sinusoidal transmittance curve, and hence, operating with maximum dynamic range of 40%. We studied theoretically and experimentally the effect that the optoelectronic feedback caused on the transmittance curve. We proposed and analyzed two optical modulators (Sagnac modulator and double stage modulator), and we found that the optoelectronic feedback highly decreases the distortion of the output modulated light beam by diminishing the nonlinearity of the transmittance curve. The amount of distortion that can be deminished depends on the ratio between the modulating and feedback signals, and this ratio can be easily adjusted by the use of an electronic amplifier. Theoretical and experimental results are in good concordance. The two optical modulation schemes developed in this thesis showed an operating dynamic range superior to 60%.

Master thesis

Moduladores ópticos, Dispositivos de polarizacion, Interferómetros de Sagnac, Optical modulators, Polarization devices, Sagnac interferometers CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Acousto-optical interaction and its advanced applications


In this this work, the acousto-optical interaction is studied. Since its

inception, in 1922, it has been widely studied and applied. Here, the

development of three advanced application of this branch of physics is


First, is analyzed the potential use of an acousto-optical cell for be included as

a dynamic diffraction grating, in order to improve in many ways the actual

static gratings used, in the Guillermo Haro astrophysical observatory. For

this, it was necessary to estimate the performance of several acousto-optical

materials available today.

Second, a specific mechanism of the acousto-optical nonlinearity is studied to

regulate the performance of the collinear acousto-optical filter. The theory of

this phenomenon is analyzed and confirmed experimentally using and

advanced filter based on calcium molybdate (CaMoO 4 ) single-crystal. The

transmission function of electronically tunable filter exhibits a dependence on

the applied acoustic power density, and as a result, it is possible to squeeze

the transmission function at the cost of decreasing the device efficiency


And at final, the triple product processor is studied for its potential

application in spectroscopy designed for 3-inch optics and analyzing all the

materials needed for its realization. The need to use 3-inch optics is mainly

oriented to exploit an acousto-optical cells with large aperture windows to get

a large time-bandwidth product.

Master thesis

Acousto-optical devices Acousto-optical effects Acousto-optical filters Acousto-optical signal-processing CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Fabricación de micro-canales en PMMA por ablación láser

Fabrication of microchannels in PMMA by laser ablation

Dahi Ludim Hernández Roa (2014)

Los polímeros sintéticos como el PMMA, poliestireno, policarbonato etc., han sido materiales muy atractivos como materia prima para el desarrollo de microestructuras fotónicas. El poli metil metacrilato acido o PMMA (por sus siglas en inglés) genera particular interés, por ser el polímero con mayor transmitancia en el espectro visible, con un 93%, además de que es un material bio-compatible y es muy común en áreas como la medicina y la farmacéutica. Si bien es cierto que existen técnicas muy bien establecidas para el procesamiento de este material, como la fotolitografía o la escritura directa con un cañon de iones o electrones, estas se limitan a tener solo grabados a nivel superficial; esto sin mencionar la complejidad del procesado y los altos costos que estas técnicas implican. En este sentido la técnica de ablación láser representa una buena alternativa, ya que es una técnica que permite trabajar no solo a nivel superficie sino que además puede obtener grabados a nivel volumétrico de una manera precisa y limpia en áreas muy pequeñas (um2). Esta característica es un reto para otras técnicas, sin mencionar que la ablación láser es una técnica relativamente más económica y por ende más atractiva para el ámbito de desarrollos tecnológicos comercializables. En este trabajo se presenta la caracterización de la formación de micro-canales en el PMMA, por ablación láser con pulsos en el régimen de nanosegundos y longitud de onda en el visible. Para nuestros experimentos se empleó un láser de estado sólido Nd:YLF con emisión en su segundo armónico (Y= 527 nm), con una duración por pulso de 210 ns, a una frecuencia de repetición de 1 kHz. Se presenta como resultado principal la formación de micro-canales en PMMA en bulto, con la característica sobresaliente de que dichos canales inician su formación dentro del material, y avanzan hacia la superficie en sentido contrario a la dirección de propagación del haz láser incidente. Además se obtienen acabados suaves en la pared cilíndrica de los mismos, con una textura en el orden de 10 um . No se produce daño en la periferia de las zonas irradiadas pese a usar pulsos de larga duración (ns), esto por el hecho de utilizar una frecuencia de repetición alta se establecen fenómenos acumulativos o de incubación de tipo térmico. Los micro-canales fueron caracterizados por microscopía óptica en transmisión, reflexión y modo de contraste de fase; así como por microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía Raman.

The synthetic polymers such as PMMA, polystyrene, polycarbonate, etc., have been very attractive materials as raw matter for the development of photonic microstructures. The poly methyl methacrylate acid or PMMA generates particular interest, as the polymer with higher than 93% transmittance in the visible spectrum. As well its bio-compatibility makes this material very common in areas such as medicine and pharmaceutics. Although there are well established techniques for processing of this material, such as photolithography or direct writing with an electron or ion beam, these are limited to surface, not to mention the complexity of processing and the high costs that these techniques involve. In this sense, the laser ablation technique is a good alternative, because it is a technique that allows working not only at the surface but can also get volume level recording of holes, channels done accurately and tidy in very small areas (um2). This feature is a challenge for other techniques, laser ablation is a relatively less expensive technique to the field of technological developments. In this work the characterization of micro-channels formation in PMMA by laser ablation is presented. The ablation experiments used laser pulses in the nanosecond regime and wavelength in the visible. A solid state Nd:YLF laser was used, emitting a frequency double (Y = 527 nm), with a pulse duration of 210 ns, and at a repetition rate of 1 kHz. The main result of this thesis reports on the formation of micro-channels in bulk PMMA, with the outstanding feature for these channels to start forming within the bulk, and advancing towards the surface, opposite to the propagation direction of the incident laser beam. Furthermore, smooth finishing is obtained on the cylindrical channel wall, whose texture lies in the order of 10 um. No damage to the periphery of the irradiated areas occurs despite using long nanosecond laser pulses, this as a matter of the fact is the signature of using a high repetition rate which establishes cumulative or incubation thermal effects. The micro-channels were characterized by optical microscopy in transmission and reflection, and also by phase contrast microscopy; as well as scanning electron microscopy (SEM) and micro-Raman spectroscopy.

Master thesis

Micro-canales,Ablación láser,Poli metil metacrilato ácido,Polímeros sintéticos,Microscopía óptica,Microscopía electrónica de barrido,Microscopía Raman,Microchannels,Laser ablation,Poly methyl methacrylate acid,Synthetic polymers,PMMA,Optical microscopy,Scanning electron microscopy,Micro Raman microscopy CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Cadenas productivas y competitividad en las Mipymes Turisticas: caso de cuatro comunidades del Estado de México


El presente artículo corresponde a una parte del proyecto de investigación denominado Plan Estratégico para el Desarrollo Turístico Sustentable del Parque Nacional Iztaccíhuatl Popocatépetl, Zoquiapan. El estudio se realizó en cuatro comunidades: Amecameca, Atlautla, Ecatzingo y Tlalmanalco, las cuales se encuentran relacionadas con flujos turísticos, y son tendientes a la sustentabilidad e incluyentes como receptoras de los beneficios del desarrollo. La importancia de las cadenas productivas en el turismo responde a la necesidad de contar con un instrumento de desarrollo para las poblaciones relacionadas dentro el ámbito del turismo receptivo, como generador de recursos económicos, empleo y riqueza, redistribuidor en las economías locales y elemento de rescate cultural y social.


Cadenas productivas Productividad Micro empresa Mediana empresa CIENCIAS SOCIALES

Análisis y simulación de fallas struck-open en circuitos digitales basados en tecnologías FinFET


El diseño de circuitos integrados VLSI ha estado basado en el dispositivo MOSFET las últimas tres décadas. El continuo escalamiento de las tecnologías ha permitido mayores densidades de integración y mayores velocidades de operación. Sin embargo, el escalamiento del MOSFET en régimen manométrico presenta algunos efectos indeseables que degradan el rendimiento de este dispositivo. El aumento en los efectos de canal corto y el excesivo consumo de potencia estático son las principales razones que dificultan el continuo escalamiento del MOSFET para aplicaciones futuras.

La tendencia del escalamiento tecnológico, busca nuevas alternativas para continuar con la evolución tecnológica. Actualmente transistores con materiales high-k y compuertas metálicas han sido empleados para continuar con el escalamiento. Una opción para seguir con el escalamiento tecnológico más allá de los 32nm es el empleo de nuevas estructuras, tal como los transistores de doble compuerta DGMOSFET, los cuales encuentran en el FinFET la manera más adecuada de fabricarlos. La International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) reconoce la importancia de estos dispositivos en tecnologías futuras.

El FinFET pertenece a la familia de los dispositivos basados en tecnologías de Silicio sobre aislante. Es un dispositivo en forma de aleta, el cual está rodeado por un electrodo de compuerta formando dos canales propiamente alineados en las paredes verticales de dicha aleta.

Fallas stuck-open han sido tradicionalmente reconocidas como de difícil detección en tecnologías debido principalmente a que se requiere una secuencia de vectores para su detección.

Debido a que en tecnologías futuras; la densidad de dispositivos, así como el número de metales y el número de vías serán incrementados, se tendrá una probabilidad elevada de tener fallas stuck-open.

El presente trabajo se enfoca al estudio de fallas stuck-open en compuertas CMOS estáticas basados en tecnologías FinFET. Por otra parte este trabajo pretende determinar de que manera las corrientes de fuga en los FinFETs afectan el comportamiento de las compuertas digitales bajo test.

Master thesis