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83 results, page 1 of 9

Experimental and numerical study of the angular dependence of the reflective optical properties of two-dimensional photonic structures with square and hexagonal periodicity

VICTOR CASTILLO GALLARDO (2016)

In this work we present an experimental and numerical study of the angular dependence

of the reflective optical properties of two-dimensional photonic structures with square and

hexagonal periodicity, built on a silicon substrate. The work is motivated largely by the

need for a new alternative development in telecommunications technology that is purely

photonic. The structures that have circular and square inclusions were manufactured with

the technique of Focused Ion Beam (FIB). This manufacturing technique was easy to use

and has advantages over other techniques; because the structure can be machined in

several sessions and we may induce structural defects in the photonic structure. The

numerical analysis of the reflective optical properties was through the technique known

as Integral Equation Method, that has a great advantage compared to other methods;

which only take into account a finite number of sampling points along the contours of the

unit cell and inclusion, allowing fewer computational resources. The integral method

allows studying both infinite and finite systems. For infinite systems the band structure is

obtained and in the case of finite systems, the propagation of electromagnetic waves

through the system. When performing the numerical simulations, prohibited bands were

obtained by increasing the filling fraction of the square or hexagonal unit cell. Finally, we

show the numerical analysis about the wave propagation through photonic structures

with similar features to those machined. One of the results was that when considering

inclusions in a dielectric plate, considerably improving optical reflectance.

Conference proceedings

Photonic structures BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA FÍSICA OTRAS

Aplicación del Método de los Elementos Finitos en la Simulación de Cimentaciones Superficiales

HUMBERTO ESQUEDA OLIVA SALVADOR BOTELLO RIONDA JULIO CESAR LEAL VACA (2012)

Se presenta una forma alternativa de cálculo para cimentaciones superficiales con respecto a los métodos clásicos, utilizando el Método de los Elementos Finitos, aplicando métodos numéricos para la solución de problemas no lineales en estructuras. Se utiliza un modelo matemático simple para la simulación del comportamiento del suelo, basado en la ley de resistencia al esfuerzo cortante de Mohr-Coulomb. Con estas herramientas se desarrolló un programa de cómputo fácil de utilizar. Los resultados pueden visualizarse de forma gráfica. Se presentan además dos ejemplos de aplicación de interés en el campo de la mecánica de suelos.

An alternative form of calculation for superficial foundations is presented (respect to classical methods), based on the Finite Element Method and numerical methods for non-linear structural problems. A simple mathematic model for the simulation of soil behavior is used, based on the Mohr-Coulomb’s law of shear strength. A computer code was developed with these tools. This software is easy to use, and its results are visualized graphically. A couple of application examples are presented and of interest in the study of soil mechanics.

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Cimentaciones Estructuras Elementos finitos Ecuación constitutiva Resistencia al esfuerzo cortante Esfuerzos principales Foundations Structures Finite element Constitutive equation; Shear strength Principal stresses

Interacción de plasmones de superficie localizados en estructuras híbridas fotónica-plasmónicas

Localized surface plasmons interactions in hybrid photonic-plasmonic structures

Josslyn Beltrán Madrigal (2013)

La presente tesis muestra el estudio teórico, numérico y experimental de estructuras híbridas fotónica-plasmónicas compuestas de un arreglo bidimensional equidistante de nanoalambres de oro colocados sobre una guía de onda dieléctrica de silicio. La estructura híbrida es analizada mediante la teoría de acoplamiento modos y la de aproximación de dipolos discretos. Las componentes del campo eléctrico que se propagan por la estructura son simuladas por el método de diferencias finitas en el dominio del tiempo; cuando se incide un campo con polarización TE0. Se muestran las distribuciones de amplitud y fase del campo en un rango de longitudes de onda en el infrarrojo cercano (alrededor de 1.5 µm). Se manejan los datos y se trabaja con ellos en el espacio de Fourier para caracterizar a los índices efectivos de los modos guiados en la estructura híbrida. De estos análisis se encuentra que la longitud de onda de excitación máxima de los plasmones de superficie localizados esta cercana a λ=1.4 µm. Para longitudes de ondas más largas que la longitud de onda de excitación plasmónica, se encuentran dos modos guiados, cuyos índices efectivos aumentan ante el incremento del período de los nanoalambres en la dirección de propagación ˆz. Las estructuras híbridas se realizan por litografía electrónica y fotolitografía. El análisis experimental fue realizado mediante el mapeo de la intensidad, amplitud y fase del campo con la técnica de microscopia óptica de barrido en campo cercano en modo de perturbación con detección heterodina, en modo de perturbación y esparcimiento en sistema heterodino. En donde se observa que el modo de perturbación en sistema heterodino proporciona imágenes con buen contraste de la distribución de intensidad de campo y el modo de esparcimiento proporciona imágenes de la distibución de fase. Con la amplitud y fase del campo medido, se construyó su amplitud compleja del campo y se analizó en el espacio de Fourier, en donde se encontraron los índices efectivos de los modos guiados por la estructura híbrida. Finalmente, se muestra que los resultados obtenidos de la simulación y experimentales para el calculo de índices efectivos de la estructura híbrida fotónica-plasmonica son concordantes.

The thesis shows the theorical, numerical and experimental study of hybrid photonicplasmonic structures made of a bi-dimensional equidistant array of gold nanowires in the top of a silicon waveguide. The hybrid structure is analyzed by coupling modes theory and discrete dipole approximation. The electric field components propagated through to structure are simulated by finite difference in the time domain method; for an incident field with TE0 polarization. The amplitude and phase distributions of the field in a wavelengths range in infrared (about de 1.5 µm) are presented. Results from the Fourier space were used for to characterize the effective indexes of the guided modes in the hybrid structure. From theses analyzes, it is found that the maximum of excitation wavelength of the localized surface plasmons, is close to λ=1.4 µm. For wavelengths longer than the plasmonic excitation wavelength there are two guided modes, its effective indices increase when the nanowires period increases in the propagation direction ˆz. The hybrid structures were made by electronic lithography and photolithography processes. The experimental analysis was made by intensity, amplitude and phase field distributions imaging by means scanning near-field optical microscopy technical, in perturbation and scattering mode with a heterodyne system. In these images, we can see the perturbation mode in heterodyne system provides images with good contrast of the intensity distribution and the scattering mode provides images of the phase distribution of the field. With amplitude and phase of the measured field, the complex amplitude of the field was analyzed in the Fourier spaces, and the effective indexes of the guided modes of the hybrid structure were calculated. Finally, the simulation and the experimental results for effective indexes of the hybrid photonic-plasmonic structures are similar.

Master thesis

Microscopía óptica de barrido,Campo cercano,Guías de onda,Fotónica-plasmónica,Estructuras híbridas,Optical scanning microscopy,Near-field,Waveguides,Photonic-plasmonic,Hybrid structures CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Dielectric, metallo-dielectric, and liquid crystal-infilled 2D photonic crystals: homogenization and tuning for in-plane and axial propagation

JORGE ANTONIO REYES AVENDAÑO (2011)

This thesis is devoted to the study of two-dimensional photonic crystals in the long

wavelength limit and to the tuning of their effective parameters. Using a very general

mean field theory, the effective permittivity, permeability, and magnetoelectric

dyadics are computed for several dielectric and metallo-dielectric structures. The

results are in agreement with other theories in the literature and show an interesting

magnetic behavior in structures made of metallic wires. In the special case of axial

propagation, an extension to the general theory is presented. This extension allows to

obtain the effective permittivity without requiring that the wave vector remain small

as is required in the general theory. Nevertheless, it is important to say that the

frequency must to remain small enough.

In this work it is also shown how the effective parameters can be tuned by using a

liquid crystal as an element in the periodic structure. An external electric field can

change the direction of the molecules of a nematic liquid crystal within the cylinders

forming a photonic crystal, thus the effective parameters of the system are modified.

Moreover, using a two-step homogenization process, is shown that, for sufficiently

low frequencies, such a structure can be represented by two field-dependent effective

refractive indices. It is demonstrate that the direction of the ordinary and

extraordinary refracted rays can be sensitively tuned by varying the magnitude of the

applied field.

The results presented in this thesis could pave the way to the design novel devices to

control the flux of light. Moreover, the homogenization theory studied here is a

powerful tool for the analysis of metamaterials which are a hot topic in the scientist

community.

Esta tesis está dedicada al estudio de cristales fotónicos bidimensionales en el límite

de grandes longitudes de onda. Usando una teoría muy general de homogenización,

los diádicos efectivos para la permitividad y permeabilidad, y los diádicos magnetoeléctricos

son calculados para diversas estructuras dieléctricas y metalo-dieléctricas.

Los resultados obtenidos están en acuerdo con otras teorías de homogenización en la

literatura y muestran un comportamiento magnético muy interesante en estructuras de

alambres metálicos. En el caso especial de la propagación axial, se presenta una

extensión a la teoría general. Esta extensión permite calcular la permitividad efectiva

sin la necesidad de restringir la magnitud del vector de la onda a valores pequeños

como es requerido en la teoría general. Sin embargo, es importante decir que la

frecuencia se debe mantener lo suficientemente pequeña para que el proceso de

homogenización de resultados confiables.

En este trabajo de tesis también se muestra como usando un cristal líquido como parte

de la estructura periódica se pueden sintonizar los parámetros efectivos. Un campo

eléctrico externo puede cambiar la dirección de las moléculas de cristal líquido que se

encuentran dentro de los cilindros que forman un cristal fotónico y en consecuencia,

los parámetros efectivos del sistema son modificados. Además, usando un proceso de

homogenización de dos pasos, se muestra que para frecuencias lo suficientemente

bajas, tal estructura puede ser representada por dos índices de refracción que

dependen del campo eléctrico. Se demuestra que la dirección de los haces refractados

(ordinario y extraordinario) pueden ser modificados cuando se varia la magnitud del

campo aplicado. Los resultados que se presentan en esta tesis pueden ser usados para

el diseño de nuevos dispositivos destinados a controlar el flujo de la luz. Además, la

teoría de homogenización que aquí se estudia es una herramienta poderosa para el

análisis de metamateriales, los cuales son de gran interés para la comunidad

científica.

Doctoral thesis

Photonic crystals Liquid crystals Tining Homogenization CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA

Propuesta del uso de un multicanalizador por división espacial en un sistema de comunicación a fibra óptica

jose roberto warnes lora (2018)

Este trabajo de tesis presenta un desarrollo experimental para evaluar el comportamiento de un photonic lantern, el cual es un dispositivo óptico que permite multiplexar señales a través de modos de propagación (LP01, LP11a y LP11b), este dispositivo se incorporó a un esquema de filtro fotónico de microondas, para obtener su respuesta en frecuencia y una vez obtenida su respuesta, se implementó un esquema para transmitir información digital a través del esquema propuesto.

En el capítulo 1, se presenta la situación actual de los sistemas de comunicaciones ópticas, se dan a conocer algunas técnicas de multiplexación óptica, por ejemplo; multiplexación por división en longitud de onda y multiplexación por división espacial, esta última es a la que le daremos más importancia, ya que el dispositivo óptico “photonic lantern” es pieza clave para realizar esta multiplexción. Además se enuncia la hipótesis, objetivos, objetivos particulares, justificaciones y la organización que llevará la tesis.

En el capítulo 2 se mostrará el marco teórico con respecto a las comunicaciones ópticas, se expondrá brevemente la teoría de fibra óptica así como los fenómenos asociados a ellas, se menciona la teoría electromagnética esto para explicar cómo se propagan las ondas electromagnéticas dentro de una fibra multimodo, siendo el mismo caso que para un photonic lantern con respecto a los modos de propagación en la sección de la fibra de pocos modos o multimodo. Por último se presenta la teoría de un filtro fotónico de microondas, se dan sus características y su respuesta en frecuencia.

El capítulo 3 se enfocará en la fabricación, teoría y aplicaciones de los photonic lanterns, primero se presenta el método de fabricación y como se propaga la luz a través de una fibra que ha pasado por el proceso de reducción de la fibra. Posteriormente se expondrá el photonic lantern del tipo modo selectivo, se darán a conocer sus características principales y por último las aplicaciones que tienen estos dispositivos ópticos.

El capítulo 4 se centra en el arreglo experimental que se realizó para evaluar al photonic lantern; primero se obtuvo la respuesta en frecuencia de un filtro fotónico de microondas, una vez realizado este proceso, se colocó el photonic lantern en la arquitectura para obtener su respuesta en frecuencia de cada modo de propagación y se analizó cada una de ellas para posteriormente realizar la transmisión de señales digitales a través de los mejores modos de propagación

This thesis presents an experimental development to evaluate the behavior of a photonic lantern, which is an optical device that allows multiplexing signals through propagation modes (LP01, LP11a and LP11b), this device was incorporated into a microwave photonic filter scheme, to obtain its frequency response and once its response was obtained, a scheme was implemented to transmit digital information through the proposed scheme.

Chapter 1, the current situation of the optical communication systems is presented, some optical multiplexing techniques are disclosed, for example; wavelength division multiplexing and space division multiplexing, the latest is the one we will give more importance to, since the optical device "photonic lantern" is a key piece to perform this multiplexing. In addition, the hypothesis, objectives, particular objectives, justifications and the organization that will carry the thesis are stated.

Chapter 2 will show the theory of optical communications, briefly explain the theory of optical fiber as well as the phenomena associated with them, the electromagnetic theory is mentioned to explain how electromagnetic waves propagate within a fiber multimode, being the same case as for a photonic lantern with respect to the propagation modes in the section of few modes or multimode fiber. Finally, the theory of microwave photonic filter is presented, its characteristics and frequency response are given.

Chapter 3 will focus on the fabrication, theory and applications of photonic lanterns, first the manufacturing method is presented and how light propagates through a fiber that has gone through the process. Subsequently the mode selective photonic lantern will be exposed, its main characteristics and finally the applications that these optical devices have.

Chapter 4 focuses on the experimental arrangement that was made to evaluate the photonic lantern; first the frequency response of a microwave photonic filter was obtained, once this process was done, the photonic lantern was placed in the architecture to obtain its frequency responses from each propagation mode

Master thesis

Microwave photon filter Photonic lantern Fiber optic communications system CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA

Análisis de seguridad hidráulica como insumo de los planes maestros de administración de la integridad de ductos a presión

DONAJI BERENICE DOMINGUEZ RAMIREZ (2015)

81 páginas. Maestría en Ingeniería de Procesos.

La norma que regula el transporte de hidrocarburos en el país es la NOM-027 de la cual se deriva el PAID (Plan Maestro de Integridad de ductos). En el PAID se aborda la administración de la integridad con un enfoque sistémico multidisciplinario y la identificación de peligros potenciales. Sin embargo, se omite la consideración de las variables transversales al proceso (variables hidráulicas) que pudieran intensificar el riesgo. En la presente tesis se propone un sistema que servirá como caso de estudio. Se describe la metodología utilizada para realizar un análisis hidráulico y se estudia la relación de las variables de proceso transversales a los peligros potenciales. Se identifican los peligros potenciales del sistema y se desarrollan criterios para la ponderación entre los peligros potenciales y las variables hidráulicas.

The safety transport of hydrocarbons in Mexico is regulated by the standard NOM- 027 (Mexican standard). The PAID (Master Plan of Pipeline Integrity), which arise from the NOM-027, is a systemic multidisciplinary methodology, based on the pipeline integrity, focused on identify potential hazards. However the PAID does not consider the transverse process variables (hydraulic variables), which may increase the risk. In this work, using a case study, a new methodology is developed. With this approach is possible to find the relationship between the transverse process variables and potential hazards. At the same time the hydraulic variables allow proposing risk levels associated with potential hazards.

Master thesis

Hydraulic structures. Redes de tuberías. Alta presión (Tecnología). Estructuras hidráulicas. TC180 CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA FÍSICA DE FLUÍDOS FENÓMENOS DE ALTA PRESIÓN

Reconfiguring the frequency response of dispersive-channel radio over fiber systems by using fiber photonic filters: application to transmission of multiplexed microwave subcarriers

CELSO GUTIERREZ MARTINEZ Joel Santos Aguilar MISAEL SANTIAGO BERNAL ADOLFO MORALES DIAZ JOSE ALFREDO TORRES FORTIZ JACOBO MEZA PEREZ (2012)

Radio over fiber schemes using multimode lasers and dispersive optical channel show a periodic band-pass microwave frequency response. Such a response can be used for implementing photonic microwave filters or for multiplexing modulated microwave subcarriers. The reconfiguration of the frequency response using optical retarders acting as photonic filters is demonstrated in this article. The multiplexed transmission of two data-modulated microwave subcarriers on two adjacent transmission windows is also described. ©VC 2012 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 54:1869–1874, 2012; View this article online at wileyonlinelibrary.com. DOI 10.1002/mop.26972

Article

Multimode lasers Fiber optics dispersion Photonic filters Optical delays Radio over fiber Microwaves Electro-optic modulators CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Terahertz Signal Generation in 1-D Photonic Crystals

MIGUEL TORRES CISNEROS LUZ ANTONIO AGUILERA CORTES RAFAEL GUZMAN CABRERA José Amparo Andrade Lucio EDGAR ALVARADO MENDEZ (2012)

Theoretical and numerical results a represented to assure that a tunable, narrow-band, coherent THz radiation source can be based on parametric down-conversion in a photonic crystal. Our proposal is based on down-conversion mixing and a local-field enhancement mechanism that is available by tuning each of the two driving laser fields either to band-edge or to ad efect mode in the band gap. The frequency of the down-converted signal can be tuned by intersecting two non co-linear laser sources. The polarizations are degenerate at normal incidence and have sub-THz down-conversion maximum. For as pecific sample geometry we show that by changing the angle of incidence of one tunable laser to 30 degrees the THz frequency is about 11.5 THz for p-polarization and 3.5THz for s-polarization, since the angle-dependent transmission spectrum is different for p- and s- polarizations. The peak conversion efficiency for both polarizations is enhanced by over two orders of magnitude. Finally we also introduce some preliminary experimental results which agree with the numerical results we present here.

En este trabajo presentamos resultados teóricos y numéricos que aseguran poder obtener una fuente de radiación coherente, sintonizable y deanda angosta en la región terahertz del espectro electromagnético. Nuestra propuesta se basa en el efecto de conversión paramétrica no lineal y en el mecanismo de amplificación del campo. Estos efectos se obtienen simultáneamente al sintonizar dos fuentes láser en la orilla de la banda prohibida o en el modo de un defecto localizado del cristal fotónico. La frecuencia de la señal obtenida puede ser sintonizada al mezclar las dos fuentes láser con diferente ángulo de incidencia. Las polarizaciones son degeneradas a un ángulo de incidencia normal y la conversión paramétrica genera señales sub-terahertz. Para una muestra específica, mostramos que cambiando el ángulo de incidencia de un láser sintonizable a 30 grados, la frecuencia de la señal obtenida en el cristal es de 11.5 THz para la polarización p y de 3.5 THz para la polarización s. Esto es debido a que el espectro de transmisión es dependiente del ángulo y por lo tanto, existen diferencias para la polarización p y para la s. La eficiencia de conversión pico para ambas polarizaciones es amplificada por más de dos órdenes de magnitud. Finalmente, también se muestran algunos resultados experimentales preliminares que concuerdan con los resultados numéricos que presentamos en este artículo

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA Terahertz Cristales Fotónicos Fuentes Photonic Crystals Sources

Selective reflection in two-dimensional hybrid photonic structures of Si-ZnO

Reflexión selectiva en estructuras fotónicas híbridas bi-dimensionales de Si-ZnO

Víctor Manuel Carrillo Vázquez J Guadalupe Murillo Ramírez Wilber Antunez Flores Oscar Omar Solis Canto (2015)

Hybrid two-dimensional photonic crystal structure described by a square lattice of circular air columns with embedded quasi-circular micro-cavities in a square array was fabricated on Si-ZnO substrate using the focused ion beam (FIB) technique. The optical characterization of this photonic device revealed its ability to selectively enhance the reflectance on specific wave lengths in the border of visible-near-infrared range (VIS-NIR). The behavior of the photonic hetero-structure built and studied in this work was attributed to the coupling of the probe light beam with the embedded micro-cavities in the regular square lattice of air columns describing the photonic crystal. The results obtained in this work suggest the presence of a photonic band gap around the border of VIS-NIR range in the studied hybrid photonic structure.

Se fabricó una estructura fotónica híbrida bi-dimensional mediante el método de haz enfoca-do de iones (FIB), descrita por una red cuadrada de columnas circulares de aire con un pa-trón de micro-cavidades cuasi-circulares embebido, describiendo un arreglo cuadrado en un sustrato de Si-ZnO. La caracterización óptica de este dispositivo fotónico reveló su habilidad para mejorar selectivamente la reflectancia en longitudes de onda específicas en el borde de los rangos visible-infrarrojo cercano (VIS-NIR). Este comportamiento de la hetero-estructura fotónica construida y estudiada en este trabajo se atribuyó al acoplamiento del haz de luz de prueba con las micro-cavidades embebidas en la red cuadrada regular de columnas de aire que describen el cristal fotónico. Los resultados encontrados en este trabajo sugieren la presencia de una brecha fotónica prohibida alrededor de la frontera del rango VIS-NIR

Article

BIOLOGÍA Y QUÍMICA Photonic crystals Transparent conductive coating Zinc oxide Cristales fotónicos Recubrimiento transparente conductivo Òxido de zinc

Propuesta para el cálculo de ganancia de RF como figura de mérito de un enlace fotónico

PABLO HERNANDEZ NAVA (2015)

Este trabajo de tesis está ubicado en el área de las comunicaciones ópticas,

específicamente en la disciplina llamada fotónica de microondas. Se analiza un enlace

fotónico particular con el propósito de modelar y proponer una expresión matemática para

el cálculo de ganancia de radiofrecuencia, a fin de que sea utilizada como una figura de

mérito de un sistema de comunicación basado en el filtro fotónico. Desde el punto de vista

de la fotónica de microondas, un filtro fotónico se define como un subsistema que permite

realizar tareas similares a las de un filtro eléctrico, mediante la utilización de dispositivos

electro-ópticos. La respuesta en frecuencia del filtro fotónico se caracteriza por una serie de

ventanas pasabanda que pueden utilizarse como sub-portadoras de información eléctrica.

Doctoral thesis

Microwave photonics Microwave photonics filter RF gain Photonic link CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA DISEÑO DE CIRCUITOS