Engenharia Elétrica e Computação - Dissertações - EE Higienópolis
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Navegando Engenharia Elétrica e Computação - Dissertações - EE Higienópolis por Orientador "Matos, Christiano José Santiago de"
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- DissertaçãoAnálise de amplificação Raman em fibras microestruturadas de baixa perdaAraujo, Alfredo Almeida de (2008-02-13)
Engenharia Elétrica
Esta dissertação tem como objetivo descrever as características básicas das fibras microestruturadas, seu conceito e desempenho, e investigar a aplicação de uma fibra microestruturada de baixa perda para o desenvolvimento de amplificadores Raman. Uma análise do uso destes em aplicações de Telecomunicações é descrita. Para isso, foram realizadas simulações destes guias de onda com dados de uma fibra real descrita na literatura. Também foram realizadas simulações para verificação do ganho líquido e figura de ruído de um amplificador baseado nesta fibra e das vantagens de seu uso em um enlace óptico completo, incluindo compensação de dispersão para sinais da banda O (1260-1360 nm). Como resultado, demonstrou-se um desempenho superior em alguns aspectos aos amplificadores Raman convencionais, e complementar aos amplificadores disponíveis atualmente no mercado, como os baseados em fibra dopada com Érbio. - DissertaçãoAnálise de perda e fluorescência em fibras de cristal fotônico com líquidos e polímerosOng, Jackson Sen Kiat (2008-01-29)
Engenharia Elétrica
Photonic Crystal Fibers (PCFs) have led to renewed attention to the fiber optics field due to the several unique properties resulting from their microstructured profile. In particular, this profile enables one to insert liquids and polymers into the fiber so that they efficiently interact with light, which can be used for chemical and biological sensing, nonlinear optics, and the development of active photonic devices. Several applications require selectively inserting the sample into the core of a hollow-core PCF, leaving cladding holes unfilled. This dissertation presents two contributions toward the development of core-filled PCFs. Loss mechanisms in liquid-core PCFs are studied and fluorescence from a quantum-dot-doped polymer-core PCF is demonstrated. Loss studies were motivated by the evaluation of the transmission of light at 633 nm in 5-7 cm long water-core PCF samples the tips of which are cleaved at left in air. It was generally found that transmission was less than 5%, while water attenuation alone would lead to ~98% transmission. Liquid evaporation was found to be an important additional loss mechanism and its rate was determined both through microscopy and optical coherence tomography (OCT) in capillary fibers and PCFs filled with deionized water, ethanol and toluene. Although the evaporation rate in ethanol was found to be higher, for all samples a few hundreds of micrometers at the fiber tips are emptied over minutes. A method to prevent evaporation consisting of sealing the fiber tips with a clear UV curable polymer (NOA 73) was successfully tested. Filling a PCF with active elements can lead to optical amplification and laser action. Researchers at NTT recently observed fluorescence at 609nm from CdSe quantum dots in the core of a 1m long PCF. In this dissertation, the fluorescence emission is described from ~2.2 nm PbS quantum dots was observed with a specified emission peak of 890 nm. The quantum dots were suspended in NOA73 and inserted in the core of 7-9 cm long PCFs of with a hollow core diameter of 10.9 5m. The fiber was pumped by a 2.5 mW He-Ne laser or a 679 nm, 390 mW diode laser and its emission was characterized. A maximum fluorescence power of 2.2 5W and a maximum efficiency of 0.03% were achieved. Varying the quantum dot concentration revealed that lower concentrations lead to higher efficiencies. - DissertaçãoAnálise sistêmica da compensação de dispersão e amplificação Raman em fibras microestruturadasRamos, Igor da Silva (2009-02-03)
Engenharia Elétrica
This work studies, through systemic modeling a microstructured optical fiber used in a module for dispersion compensation and Raman amplification for optical communication systems. The use of this device compensates the dispersion in a range of frequencies not covered by conventional dispersion compensating fibers and, simultaneously, amplifies the signal in order to reach longer transmission distances. In particular, dispersion compensation and amplification is demonstrated in the O Band (1260 nm up to 1360 nm) for systems operating at 10 and 40 Gbps. For this purpose, the parameters of a real microstructured optical fiber model are used in the VPI TransmissionMaker numerical simulation software through which is possible to evaluate the performance of the device. The performance evaluation is carried out through Bit Error Rate (BER) as a function of link distance and transmission channel wavelength. - DissertaçãoCaracterização da sensibilidade de fibras de cristal fotônico à pressão e temperatura para aplicações em sensoriamentoOliveira, Rafael Euzebio Pereira de (2010-05-13)
Engenharia Elétrica
Nessa dissertação são avaliadas as propriedades de transmissão em fibras de cristal fotônico sob influência da pressão e da temperatura visando aplicações em sensoriamento. Antes é feita uma revisão da propagação da luz em fibras ópticas convencionais e os efeitos da pressão e temperatura sobre o índice de refração da sílica. Também são estudados os cristais fotônicos em 1 e 2 dimensões. Em seguida são estudadas as fibras microestruturadas e de cristal fotônico e são mostradas suas propriedades de guiamento e aplicações gerais. Em seguida é mostrada uma revisão sobre sensores de temperatura e pressão utilizando fibras convencionais, redes de Bragg e fibras de cristal fotônico. Finalmente são mostrados e discutidos os resultados dos experimentos com pressão em uma fibra de cristal fotônico de núcleo oco, para a qual foram identificados, caracterizados e reportados pela primeira vez bandgaps de ordem superior localizados na região visível do espectro, que são sensíveis à pressão. Aplicando-se pressão hidrostática na parte externa da fibra obteve-se variação de alguns dB na transmissão óptica para pressões de centenas de kgf/cm², enquanto que quando a pressão era aplicada no interior dos buracos da fibra obteve-se variação semelhante para unidades de kgf/cm². Também foi analisada a resposta da polarização da luz guiada, e portanto da birrefringência da fibra, à pressão interna. Em outra parte do trabalho experimental foi caracterizada a resposta à temperatura do deslocamento espectral dos bandgaps em fibras de bandgap fotônico. Foram caracterizadas as respostas de uma fibra de núcleo oco, uma fibra híbrida e uma fibra totalmente sólida com deslocamentos de até 36 pm/°C para fibras esticadas. Para a fibra totalmente sólida foi também caracterizada a influência da curvatura da fibra sobre os bandgaps e como o deslocamento devido à temperatura é afetado nessas condições. Para uma fibra esticada é apresentado um modelo para o cálculo aproximado do deslocamento dos bandgaps em função da temperatura obtendo-se resultados satisfatórios com o experimento. Na ultima parte do trabalho são apresentadas as conclusões finais. - DissertaçãoCaracterização de guias de onda de nitreto de silício para aplicações em detecção no infravermelho médioOliveira, Emerson Candido de (2020-02-04)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O infravermelho médio (MIR) é uma faixa espectral que contém preciosas características vibracionais de moléculas orgânicas e Inorgânicas. Sensores espectroscópicos capazes de detectas estas transições são de extrema importância para aplicações biomédicas, por exemplo, onde se necessita de alta sensibilidade e poder de detecção. Sensores para o MIR tradicionais usualmente possuem o problema de não serem compactos, impossibilitando algumas aplicações in situ e in loco, além de não conseguirem detectar analitos em baixas concentrações. Sensores ópticos integrados no MIR têm o potencial de aumentarem a interação da matéria com a luz nesta faixa espectral, possibilitando aumentos significativos de poder de detecção. Usando técnicas de fabricação muito bem consolidadas da fotônica do silício, tais dispositivos podem ser fabricados em larga escala e com baixo custo, possibilitando também a miniaturização e aumento da robustez. Uma maneira de aumentar ainda mais a interação da luz com o analito é através da integração de nanomateriais, tais como o grafeno, pois apresentam um grande potencial de aplicação no MIR. As propriedades optoeletrônicas do grafeno podem ser controladas a partir da inserção ou remoção de portadores de carga, alterando seu nível de Fermi. Tais propriedades podem ser aproveitadas para a criação de sensores integrados no MIR. Neste trabalho são apresentadas caracterizações ópticas de guias de onda fabricados por PECVD e litografia óptica em nitreto de silício além da transferência de grafeno e dopagem por métodos químicos em sua superfície para aplicações em sensoriamento no infravermelho médio. A caracterização destes guias se deu em três faixas espectrais: visível (633nm), infravermelho próximo (980 e 1520 a 1570 nm) e infravermelho médio (2000 a 3000 nm). Os resultados obtidos nestas caracterizações, sobretudo no infravermelho médio, sugerem perdas elevadas, variando entre 17 e 35 dB para comprimentos de 4 mm na faixa de 2,00 a 2,50 um, devido a imperfeições na estrutura do guia à presença de contaminação com hidrogênio no nitreto de silício. Na presença do grafeno, tais perdas são ainda maiores, na ordem de 35 dB para a faixa de 2,0 a 2,1 e acima de 40 dB para comprimentos de onda maiores do que 2,2 um. Ao dopar o grafeno por submersão em solução de ácido nítrico durante 10 minutos, observa-se uma redução do nível de Fermi de 330 para 220 meV. A caracterização após dopagem sugere uma pequena diminuição na atenuação. - DissertaçãoDetecçăo e estudo da microvazăo de líquidos em fibras de cristal fotônico usando difraçăo na microestruturaSantos, Felipe Argemi dos (2010-02-23)
Engenharia Elétrica
Apresentamos neste trabalho as fibras de cristal fotônico e o estudo da vazão de líquidos no interior destas, pela observação da alteração no padrão de difração gerado pela incidência de um feixe laser pela lateral, a 90º da fibra. A incidência com estas características gera um padrão difrativo característico, graças à microestrutura periódica da casca, consistindo de uma matriz de buracos que percorre toda a fibra longitudinalmente. Quando a fibra é preenchida com um líquido de índice de refração próximo ao da sílica, o padrão difrativo é reduzido, já que a microestrutura se torna praticamente invisível ao laser. A transição da fibra vazia até seu completo preenchimento não ocorre de forma abrupta, mas sim durante alguns segundos. Isso ocorre, pois nem todos os buracos da microestrutura são preenchidos ao mesmo tempo, pois não têm exatamente o mesmo raio, e o deslocamento do líquido depende, além de outros fatores, do raio do estrutura pela qual se desloca. Observando o padrão difrativo, é possível determinar o instante de início do preenchimento da fibra, graças a alterações que este sofre, até seu completo preenchimento, correspondendo ao momento em que o padrão difrativo é completamente alterado. Para determinar os instantes iniciais e finais de preenchimento com mais precisão e não depender de uma análise subjetiva do observador, técnicas de processamento de imagem foram utilizadas. Através dos tempos obtidos é possível determinar o maior e o menor raio dos buracos da microestrutura. Os resultados do tamanho dos buracos obtidos pelos tempos do preenchimento, assim como o erro em relação ao tamanho real observado serão apresentados. Por fim, trabalhos futuros para aperfeiçoamento da técnica são sugeridos. - DissertaçãoGeração de segundo e terceiro harmônicos para caracterização de heteroestruturas de Van der WaalsOre, Alexandre Samuel Magyar Vallejos (2020-08-27)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Materiais bidimensionais (2D) têm sido tema de intensa pesquisa devido às suas propriedades e aplicações. Heteroestruturas de van der Waals são estruturas produzidas pelo empilhamento das camadas de diferentes tipos desses materiais 2D. Este empilhamento permite combinar as propriedades de cada material em uma nova estrutura customizada, possibilitando a fabricação de novos dispositivos em escala atômica, como sensores, transistores e LEDs. As propriedades das heteroestruturas apresentam forte dependência com parâmetros como a sua orientação e simetria. Deste forma, é necessário primeiramente caracterizá-los para que seja possível empregar as estruturas produzidas em novos dispositivos. Para a caracterização destas, é desejado extrair o máximo de informação possível. Técnicas como geração de segundo (SHG) e terceiro (THG) harmônicos, permitem obter informações a respeito de parâmetros como a simetria e até mesmo a orientação cristalina de forma rápida e relativamente simples. Além disso, a geração não linear de novas frequências (como ocorre nos processos de SHG e THG) pode ser aplicada a dispositivos fotônicos, para, por exemplo, o desenvolvimento de conversores totalmente ópticos de frequência, ou para processamento de sinais, tornando ainda mais atrativa a aplicação destas técnicas a materiais e estruturas 2D. Dentre as heteroestruturas, as construídas a partir de dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) vêm atraindo a atenção devido às suas propriedades semicondutoras e sua gama de aplicações. Outro exemplo de heteroestrutura são as observadas na natureza, como a franckeíta. Estas, por sua vez, ainda são pouco investigadas necessitando, assim, de maiores estudos. Desta forma, o objetivo deste trabalho é a caracterização de heteroestruturas de van de Waals através das técnicas não lineares de SHG e THG. As amostras aqui investigadas foram as baseadas em TMDs, crescidas pelo método de CVD (do inglês chemical vapor deposition); e as naturais, isoladas por esfoliação mecânica. As amostras crescidas por CVD estudadas neste trabalho são heteroestruturas de MoS2/WS2 crescidas com ângulos de empilhamentos de 0o e 60o e bi e tricamadas de MoS2 e de WS2. A heteroestrutura natural aqui analisada foi a franckeíta, com amostras variando com relação ao número de camadas. A partir dos resultados nas amostras crescidas por CVD ´e possível notar o aumento na intensidade do sinal de SHG com relação à sua monocamada quando o ângulo de empilhamento é de 0o. Já para o ângulo de empilhamento de 60o a intensidade do sinal de SHG é reduzido com relação à monocamada ou até eliminado, dependendo da amostra. Para as medidas de THG, a intensidade aumentou em todas as estruturas conforme o aumento do número de camadas, independente do ângulo de empilhamento. No caso da SHG, a taxa de aumento do sinal com o número de camadas foi superior ao esperado assumindo-se a soma coerente do sinal gerado individualmente por cada camada, indicando interação entre as camadas empilhadas produzidas por CVD. Para as amostras de franckeíta seu sinal de THG foi comparado com o de uma amostra de grafeno, onde foi visto que o sinal gerado é cerca de 3 ordens de grandeza maior que o medido no grafeno sob mesmas condições. Em paralelo a caracterização por THG contribuiu para a obtenção de informações a respeito da anisotropia do material. - DissertaçãoGeração de supercontínuo em fibra óptica de cristal fotônico com núcleo de águaSantos, Alexandre Bozolan dos (2008-01-22)
Engenharia Elétrica
Fibras de cristal fotônico (PCF s) são fibras ópticas cujo núcleo é cercado por uma matriz regular de buracos, responsável pelo confinamento e guiamento da luz. Esta nova arquitetura abre novas perspectivas no desenvolvimento de aplicações não-lineares, muitas das quais são baseadas na alta eficiência com que o alargamento espectral não-linear conhecido como geração de supercontínuo é obtido em PCF s de núcleo sólido. Outra característica das fibras de cristal fotônico é que sua estrutura pode ser preenchida com líquidos e gases, que então interagem eficientemente com a luz guiada. A possibilidade de se obter a geração de supercontínuo em uma fibra de cristal fotônico cujo núcleo é preenchido com líquidos altamente não-lineares foi teoricamente estudado recentemente. A inserção de líquidos nas PCF s introduz um novo grau de liberdade, aumentando a eficiência com que os efeitos não-lineares podem ser gerados. Esta dissertação descreve um trabalho experimental no qual é demonstrada a geração de supercontínuo em uma PCF cujo núcleo foi preenchido seletivamente com água destilada. Obteve-se um alargamento máximo de 503nm medido, a -20dB, com o bombeio de pulsos de femtossegundos em 976nm. A comparação com o espectro obtido com o bombeio em 800nm e em amostras volumétricas demonstram que tanto a baixa dispersão no comprimento de onda de bombeio quanto o guiamento dos pulsos são cruciais para a obtenção do largo espectro observado. Simulações e análises numéricas foram também realizadas para complementar o estudo. - DissertaçãoModelagem numérica de uma fibra óptica microestruturada para sensoriamento distribuído de pressãoMiraglia, Rodrigo Cesar Ribeiro (2010-08-20)
Engenharia Elétrica
Sensores baseados em fibras ópticas vêm sendo cada vez mais utilizados em ambientes hostis para medição de pressão, temperatura, stress, análise química e biológica, etc. Esses sensores têm a vantagem de possuírem tamanho e peso reduzidos, imunidade à interferência eletromagnética, de serem quimicamente inertes, e também permitirem a medição distribuída do parâmetro a ser analisado ao longo da fibra. As fibras ópticas microestruturadas possuem características relevantes na aplicação de sensoriamento, tal como a liberdade de construção de sua estrutura interna variando o diâmetro dos buracos e a distância entre eles, entre outros parâmetros, que não são aplicáveis em fibras ópticas convencionais. Este trabalho tem como objetivo estudar uma fibra óptica microestruturada como sensor distribuído de pressão hidrostática, utilizando as técnicas de medição POTDR (Polarization Optical Time-Domain Reflectometry) e OFDR (Optical Frequency-Domain Reflectometry). A aplicação de pressão hidrostática sobre a fibra altera sua birrefringência e, consequentemente, a evolução do seu estado de polarização, sendo este último o parâmetro monitorado pelas técnicas. Analisando-se a mudança deste estado, pode-se inferir a mudança de pressão aplicada. O estudo é realizado através de simulações e análises efetuadas no software MatLab. - DissertaçãoModelamento, fabricação e caracterização de seções polarizadoras em fibras de cristal fotônico altamente birrefringentesRomagnoli, Priscila (2013-01-24)
Engenharia Elétrica
Fibras de cristal fotônico (PCFs, do inglês photonic crystal fibers) vêm sendo propostas como fibras polarizadoras, com importantes aplicações sendo demonstradas, por exemplo, em telecomunicações, sensoriamento e georreferenciamento. Apesar da vasta maioria dos trabalhos reportados analisarem numericamente o desempenho de PCFs com designs específicos e não convencionais, o pós-processamento em PCFs comerciais permite grande flexibilidade na alteração das características de guiamento. Neste trabalho, a estrutura de uma PCF altamente birrefringente comercial, com capilares de diferentes diâmetros, foi alterada localmente utilizando uma técnica de afilamento (tapering), que reduz as dimensões transversais da fibra, com aplicação de pressão nos capilares. Este processo foi implementado para criar seções de 1 ���� de extensão com uma redução nas dimensões transversais de 66%, aplicando-se pressão de duas formas diferentes. Demonstra-se numérica e experimentalmente que as duas estruturas resultantes são polarizadoras. Na primeira forma, aplicou-se uma única pressão em todos os capilares, resultando em uma PCF polarizadora no comprimento de onda de 633 ����, com uma razão de extinção de polarização (PER) experimentalmente obtida de 6,44 ����. Já na segunda forma aplicaram-se pressões diferentes nos capilares grandes e pequenos, o que resultou em uma PCF polarizadora para a faixa de comprimentos de onda que se estende de 1510 ���� a 1590 ����, com uma PER experimentalmente obtida superior a 30 ����. Tanto a simplicidade do método quanto a PER resultante possuem resultados positivos em comparação a métodos alternativos para a produção de fibras convencionais e fibras de cristal fotônico polarizadoras. - DissertaçãoNanocompósito de óxido de grafeno e nanopartículas metálicas para espectroscopia raman amplificada por superfície (SERS)Vianna, Pilar Gregory (2017-01-24)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Light interaction with the electronic cloud of metallic nanoparticles at frequencies that are resonant with the natural oscillation frequency of the cloud is known to excite localized surface plasmons. This phenomenon is widely used to enhance the Raman signal, known to have small cross sections. The technique, known as surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), enables the detection of chemical and biological species with high sensitivity. However, charge transfer mechanisms, adsorption/desorption and changes in the substrate morphology induce temporal instability of the SERS signal, known as blinking, which is an obstacle to the precise detection of the molecules under analysis. In this work, we, therefore, propose a SERS substrate composed of graphene oxide and gold nanorods, capable of suppressing the temporal fluctuations in the intensity of the spectrum. Temporal stability is statistically determined by the coefficient of variation of the integrated spectra, from which it is verified that, with the addition of graphene oxide, the nanocomposite is five times more stable than with gold nanorods only. The stability improvement is attributed to the removal of the nanorods’ surfactant from plasmonic hot spots due to graphene oxide-surfactant interaction. Thus, the nanocomposite is used as a reliable SERS substrate in the detection of Rhodamine 640. The analysis indicates a Rodamine detection that is four times more stable with the nanocomposite, than without graphene oxide. The nanocomposite is then used for the coating of the inner surface of microcapillaries. Graphene oxide and gold nanorod suspensions are subsequently used to fill the capillaries, with a drying step for the evaporation of solvents in between each filling stage. The continuous coating of the capillary fibers with the nanocomposite is verified by Raman spectroscopy, and Rhodamine 640 is used as a probe molecule, this time inside the capillaries, for SERS analysis. The microcapillaries allow for the use of small amounts of sample, and smaller concentrations than those detected with other reported optofluidic substrates are measured. - DissertaçãoOtimização da sensibilidade à pressão de fibras de bandgap fotônicoAlmeida, Aline dos Santos (2014-02-18)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
This work deals with the study of the sensitivity to pressure and temperature of photonic crystal fibers aiming at applications in distributed sensing. Although PCFs allow for distributed measurement, just as conventional fibers do, this type of measurement has been little exploited, especially for pressure sensing and using all-solid fibers with guidance via a photonic bandgap (AS-PBGFs). The aim of this work is to propose, by means of mechanical/optical coupled numerical simulations, a new design for an AS-PBGF whose transmission and birefringence are sensitive to pressure variations. A conventional AS-PBGF was analyzed, showing low transmission sensitivity to pressure (~2.7 x 10-4 dB/(bar.m)) and no phase birefringence. So we proposed a modified AS-PBGF, with the inclusion of four air holes around the core, and the second and third bandgaps of this fiber were studied. At the center of the second bandgap (λ = 1.53 μm) transmission presented, for the x and y polarizations, the same behavior when submitted to ambient temperature variations; and opposite behavior when submitted to pressure variations, making it possible to distinguish betweeen the impact of these two quantities. On the other hand, the center of the third bandgap (λ = 0.93 μm) showed appreciable birefringence sensitivity to pressure (- 3.05 x 10-7 1/bar at 200 bar), which is higher than that presented in the literature (- 1,346x10-7 1/bar). At this spectral position, the low birefringence sensitivity to temperature (- 5.02 x 10-8 1/°C at 100 bar) compared with values found in the literature (- 1.362 x 10- 7 1/K), makes it possible to neglect temperature oscillations, which induce relatively small errors in the monitored pressure (induced error of ~10 bar for a temperature variation of 50 ° C). - DissertaçãoPlásmon poláritons de superfície em grafeno sobre um substrato com épsilon próximo a zeroAlvarenga, Vinicius Tadin (2019-07-29)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Neste trabalho é proposto e demonstrado um método para facilitar a excitação de plásmon poláritons de superfície em grafeno, utilizando um substrato com função dielétrica próxima a zero. Foi utilizado como substrato o carbeto de silício (SiC) devido à sua função dielétrica ser próxima de zero na região do infravermelho médio, mesma região espectral onde se encontram os plásmons em grafeno. O uso deste tipo de substrato para a observação de plásmon poláritons em grafeno ainda não havia sido explorado e aumenta o comprimento de onda de plásmon, uma vez que este depende do ambiente dielétrico no qual está o material 2D, facilitando o casamento de fase com a luz incidente. São apresentados cálculos que estimam um comprimento de onda de plásmon da ordem de micrômetros, uma ordem de grandeza maiores do que com um substrato de óxido de silício, assim como uma distância de propagação efetiva também uma ordem de grandeza superior. A preparação e caracterização de amostras de grafeno esfoliado e grafeno crescido epitaxialmente, ambos sobre carbeto de silício, são descritas, e é apresentada uma nova forma de caracterizar a parte real da função dielétrica do substrato. Visando à detecção de plásmon poláritons nas amostras, são apresentadas medidas de microscopia óptica de varredura de espalhamento de campo próximo (ou s-SNOM, do inglês scattering-type scanning near-field optical microscopy). As medidas apresentam indícios de excitação plasmônica, porém mais experimentos são necessários para a comprovação dos resultados teóricos. - DissertaçãoPlásmon poláritons de superfície em grafeno sobre um substrato com épsilon próximo a zeroAlvarenga, Vinicius Tadin (2019-07-29)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Neste trabalho é proposto e demonstrado um método para facilitar a excitação de plásmon poláritons de superfície em grafeno, utilizando um substrato com função dielétrica próxima a zero. Foi utilizado como substrato o carbeto de silício (SiC) devido à sua função dielétrica ser próxima de zero na região do infravermelho médio, mesma região espectral onde se encontram os plásmons em grafeno. O uso deste tipo de substrato para a observação de plásmon poláritons em grafeno ainda não havia sido explorado e aumenta o comprimento de onda de plásmon, uma vez que este depende do ambiente dielétrico no qual está o material 2D, facilitando o casamento de fase com a luz incidente. São apresentados cálculos que estimam um comprimento de onda de plásmon da ordem de micrômetros, uma ordem de grandeza maiores do que com um substrato de óxido de silício, assim como uma distância de propagação efetiva também uma ordem de grandeza superior. A preparação e caracterização de amostras de grafeno esfoliado e grafeno crescido epitaxialmente, ambos sobre carbeto de silício, são descritas, e é apresentada uma nova forma de caracterizar a parte real da função dielétrica do substrato. Visando à detecção de plásmon poláritons nas amostras, são apresentadas medidas de microscopia óptica de varredura de espalhamento de campo próximo (ou s-SNOM, do inglês scattering-type scanning near-field optical microscopy). As medidas apresentam indícios de excitação plasmônica, porém mais experimentos são necessários para a comprovação dos resultados teóricos. - DissertaçãoTécnicas de pós-processamento em fibras de cristal fotônicoGerosa, Rodrigo Mendes (2011-01-27)
Engenharia Elétrica
Nesse trabalho são descritas duas técnicas de pós-processamento em fibras de cristal fotônico (PCFs, do inglês Photonic Crystal Fibers) desenvolvidas para alterar suas propriedades de guiamento. A primeira consiste em fechar seletivamente buracos da microestrutura das PCF possibilitando assim, entre outras coisas, o preenchimento de alguns buracos com materiais como líquidos, polímeros e nanopartículas. A outra técnica consiste em se colapsar seletivamente buracos da seção transversal da microestrutura de uma PCF utilizando pressão diferencial e uma máquina de emendas para fibras ópticas, sendo baseada em técnicas previamente demonstradas para o afilamento (tapering) de PCFs. Com a utilização da primeira dessas técnicas é apresentada uma maneira simples e eficiente de se vedar fibras com núcleo líquido, evitando-se assim a evaporação. O estudo de PCFs com núcleos complexos, formados pelo núcleo original de uma fibra de núcleo sólido e um buraco adjacente ao núcleo preenchido por óleo foi também realizado com essa técnica, proporcionando uma grande interação da luz com o canal preenchido e uma alta sensibilidade a temperatura (deslocamento de 5,35 nm/°C nas estruturas espectrais observadas). Utilizado-se a segunda técnica, o colapso de um buraco adjacente ao núcleo sólido de uma PCF permitiu o desenvolvimento de um interferômetro modal de Mach-Zehnder totalmente a fibra, apresentando uma profundidade de modulação espectral de 9,5 dB, semelhante à de outros interferômetros modais em PCFs reportados na literatura, e uma sensibilidade a temperatura de -54 pm/°C, cerca de 4 vezes maior do que a de redes de Bragg em fibras ópticas convencionais. A mesma técnica foi utilizada para se obter o acoplamento óptico entre 2 núcleos de uma fibra de cristal fotônico com 3 núcleos inicialmente desacoplados.