Láseres de fibra óptica en la región de 1500 y 2000 nm

Los láseres de fibra óptica tienen una gran variedad de aplicaciones, como son en comunicaciones ópticas, en sensado remoto, en aplicaciones medicas e industriales, etc. Estos láseres tienen la particularidad de generar una excelente calidad del haz, en muchas aplicaciones este parámetro es de suma importancia y esto es posible gracias a las dimensiones propias de la fibra óptica. Con estos láseres podemos generar fuentes de luz con señal en onda continua y pulsada. En el caso de los láseres de onda continua su mayor aplicación es en la industria, en el corte y soldadura de material donde no afecta el calentamiento producido por el haz de luz. La importancia de desarrollar láseres de pulsos cortos es que nos permite controlar el calentamiento en la zona a tratar y de esta manera evitar daños generados por este efecto. Los láseres pulsados tienen varias aplicaciones como son aplicaciones médicas, en el sensado remoto y en las telecomunicaciones. En esta plática abordaremos las técnicas que existen para generar luz en la región de 1500 y 2000 nm, tanto en operación continua como pulsada, con láseres de fibra óptica.

Diseño Numérico De Guías De Onda De Intercambio Iónico Para Aplicaciones En Metafotónica Integrada

La metafotónica integrada es un área emergente de la óptica que estudia la interacción de luz con metamateriales micro y nano estructurados para el desarrollo de circuitos ópticos análogos a los chips electrónicos. De particular interés es el diseño y estudio de sistemas híbridos fotónicos-plasmónicos para el control de la luz a escala sub-longitud de onda para aplicaciones “lab-on-a-chip”. En años recientes, diferentes estudios han sido desarrollados para demostrar la manipulación de luz a través de excitaciones evanescentes de plasmones de superficie localizados (PSL) en nanopartículas metálicas integradas a guías de onda fotónicas. En este sentido, algunos materiales como el niobato de litio, dióxido de titanio, arseniuro de galio y sílice sobre silicio han ganado importancia recientemente en tecnología aplicada en guías de onda. Sin embargo, estas guías operan en el rango de longitudes de onda del infrarrojo y requieren equipos sofisticados para su fabricación. En contraste, la tecnología de guías de onda a base de vidrio ofrece ventajas como bajos costos de material, bajas pérdidas en la propagación, alta estabilidad y confiabilidad. Estas guías de onda a base de vidrio pueden ser fabricadas por intercambio de iones de sales fundidas depositadas sobre sustratos de vidrio, creando un perfil de índice de refracción gradiente en la ventana de difusión que sirve como una guía de onda óptica. Basados en la técnica de integración finita y usando simulaciones en 3D, en esta contribución se presenta el diseño numérico de guías de intercambio iónico en sustratos de vidrio y el estudio de las condiciones geométricas y espaciales apropiadas para la excitación de resonancias de PSL en nanopartículas de oro a través de los modos fotónicos de la guía de onda. Estos resultados muestran que la señal de excitación de resonancias PLS puede ser medida en el espectro de transmisión a la salida de la guía de intercambio iónico. Esta señal puede ser sintonizada y reforzada modificando las propiedades geométricas del sistema. Este análisis comprensivo demuestra que las tecnologías de guías de onda a base de vidrio compiten con otros sistemas de guías para el desarrollo de dispositivos metafotónicos integrados, abriendo nuevas perspectivas en el diseño de dispositivos ópticos para aplicaciones en el procesamiento de señales, comunicaciones y biosensores.

Desarrollo de adelgazamientos de fibra óptica (tapers) por medio de descargas eléctricas y su aplicación como sensor de temperatura

Los adelgazamientos de fibra óptica (optic fiber taper) tienen propiedades ópticas importantes para aplicaciones en telecomunicaciones [1] y en sensado de variables físicas [2], químicas [3] y biológicas [4]. Estos adelgazamientos se obtienen sometiendo a tensión una sección de fibra óptica que se encuentre a temperatura de fusión del material. Existen varios métodos [5-7] para la obtención de estas estructuras además de equipos especializados que realizan este tipo de dispositivos. Para cada aplicación se espera un taper con diferentes características. Esta investigación consistió en la elaboración de adelgazamientos de fibra óptica (optic fiber taper) del tipo SMF-28 usando una empalmadora de fusión. Se tomaron en cuenta parámetros de empalme como la potencia del arco eléctrico, su duración y el tiempo de estiramiento de la fibra. Se caracterizaron los tapers que resultaron respecto a los parámetros de empalme usados obteniéndose cinturas de hasta 6.84µm con longitudes de 2mm que son ideales para su aplicación en sensado. De igual manera se llevó a cabo la caracterización de estos adelgazamientos como sensores de temperatura. Referencias [1] Darren D Hudson, Sergei Antipov, Lizhu Li, Imtiaz Alamgir, Tomonori Hu, Mohammed El Amraoui, Younes Messaddeq, Martin Rochette, Stuart D Jackson, and Alexander Fuerbach. Toward all-fiber supercontinuum spanning the mid-infrared. Optica, 4(10):1163–1166, 2017. [2] Rui Yang, Yong-Sen Yu, Yang Xue, Chao Chen, Qi-Dai Chen, and Hong-Bo Sun. Single s-tapered fiber mach–zehnder interferometers. Optics letters, 36(23):4482–4484, 2011. [3] Divya Tiwari, Kevin Mullaney, Serhiy Korposh, Stephen W James, SeungWoo Lee, and Ralph P Tatam. An ammonia sensor based on lossy mode resonances on a tapered optical fibre coated with porphyrin-incorporated titanium dioxide. Sensors and Actuators B: Chemical, 242:645–652, 2017. [4] Mohammad Ismail Zibaii, Alireza Kazemi, Hamid Latifi, Mahmoud Karimi Azar, Seyed Masoud Hosseini, and Mohammad Hossein Ghezelaiagh. Measuring bacterial growth by refractive index tapered fiber optic biosensor. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 101(3):313–320, 2010. [5] Timothy A Birks and Youwei W Li. The shape of fiber tapers. Journal of Lightwave Technology, 10(4):432–438, 1992. [6] Jonathan M Ward, Danny G O’Shea, Brian J Shortt, Michael J Morrissey, Kieran Deasy, and S´ıle G Nic Chormaic. Heat-and-pull rig for fiber taper fabrication. Review of scientific instruments, 77(8):083105, 2006. [7] Hani J Kbashi. Fabrication of submicron-diameter and taper fibers using chemical etching. Journal of Materials Science & Technology, 28(4):308–312, 2012.

Interferometría de Desplazamiento en la recuperación de señales poco distintas

El interferómetro es un instrumento óptico con muchas aplicaciones. En un principio, se utilizó para medir distancias y diferencias de caminos ópticos con alta exactitud. El físico Michelson la uso para demostrar que la radiación electromagnética no necesita un medio para su propagación. Después, el uso de esta técnica se extendió para fabricar superficies ópticas con mucha precisión y se aplicó en la construcción de instrumentos modernos como cámaras, microscopios y telescopios. Finalmente, la tecnología de fabricación de elementos ópticos avanzó a un nivel de exactitud tan alto que los componentes ópticos existentes ya podían ser usados como referencia, como lo que se aplican en un interferómetro tradicional. Así que se necesitaba de una auto-referencia, es decir una comparación entre las dos partes de la misma óptica. La fabricación ya no era en comparación con estándar absoluto sino referenciada a una parte ya terminada. Así surgieron diversos métodos de interferometría de desplazamiento. En el CIO, estamos aplicando un interferómetro de desplazamiento rotacional para detectar un planeta en un sistema solar cercano. En este trabajo, describimos los retos de este trabajo y los éxitos logrados hasta hoy.

Ruidos y resolución de interferómetro de auto-referencia usando la memoria cuántica en moléculas de acetileno

Anteriormente se ha demostrado la detección de modulaciones de fase ópticas en interferómetros de auto-referencia utilizando la memoria de fase en transiciones vibracionales-rotacionales de acetileno (C$_{2}$H$_{2}$). Las moléculas excitadas con el haz modulado producen radiación dipolar que se propaga colinealmente, permitiendo así la transformación de la modulación de fase en modulación de intensidad a la salida de la celda. Presentamos mediciones del ruido y resolución de un demodulador de este tipo con una celda de volumen de acetileno comercial. En los experimentos usamos un láser semiconductor de retroalimentación distribuida a 1530.37 nm correspondiente a la línea de absorción P9 del acetileno. El demodulador tiene una respuesta de pasa altas con frecuencia de corte $\sim$250 MHz. Para frecuencias altas (>300 MHz) el ruido de intensidad de láser baja al nivel de ruido fotónico, pero el sistema necesita compensación de ruido de fase cuando se sintoniza a un lado de la línea de absorción donde la respuesta del demodulador es lineal.

Polarimetría por interferencia de haces Full-Poincaré

En el presente trabajo presentamos un método de polarimetría por medio de interferencia de haces Full-Poincaré (FP). Considerando que cambios en polarización introducen una fase geométrica, para un haz FP, cuyo estado de polarización varía espacialmente, la fase geométrica tendrá dependencia espacial. Para sistemas homogéneos los puntos de máxima y mínima fase geométrica están directamente relacionados a las eigenpolarizaciones. Al interferir un haz FP que pasa por un sistema de retardadores con un haz FP de referencia, la interferencia dependerá del perfil transversal del haz. Al corregir la fase con un cambio de camino óptico en un brazo del interferómetro se pueden encontrar los puntos de máxima intensidad en la interferencia, que corresponden a las eigenpolarizaciones. De la intensidad observada al corregir la fase se puede calcular la fase geométrica introducida a las eigenpolarizaciones y la retardancia del sistema. Se presentan simulaciones de dichos haces pasando por un sistema de retardadores conocido, en específico el sistema QHQ. Se muestra también el análisis de la intensidad para determinar las eigenpolarizaciones y sus respectivas fases geométricas al igual que la retardancia.

Análisis del efecto de errores experimentales y ruido en polarímetros de Mueller

La polarimetría ha crecido en años recientes debido a los avances en la tecnología de retardadores variables y en las técnicas de calibración y extracción de datos. Un polarímetro de Mueller mide el efecto de una muestra sobre el estado de polarización, y mide al menos 16 combinaciones de polarización entre la polarización incidente y la emergente después de la muestra. Recientemente se mostró como optimizar un polarímetro para reducir el efecto del ruido en la medición [1]. También se desarrolló un método robusto para calibración de polarímetros con el método de eigenvalores [2], para reducir aún más el error en las mediciones. En este trabajo se presentan resultados de una simulación de polarímetros de Mueller. Empezando con un polarímetro optimizado, se introducen errores experimentales en el sistema, y ruido a las mediciones de intensidad, y se analizan cómo cambian los resultados de la matriz de Mueller final. Se incluye el paso de calibración con el método de eigenvalores. Se muestran los límites permitidos en los errores experimentales para obtener un error máximo dado en la matriz de Mueller [3]. [1] J.S. Tyo, Applied Optics, 41(4), (2002), 619-630 [2] E. Compain, S. Poirier, B. Drevillon, Applied Optics, 38(16), (1999), 3490-3502 [3] N.C. Bruce, J.M. López-Téllez, O. Rodríguez-Nuñez, O.G. Rodríguez-Herrera, Optics Express, 26(11), (2018), 13693-13704

Bifurcaciones y Caos de un Cúbit Polaritónico

En el presente, el uso de la computación en la vida diaria ha dado logros significativos en el desarrollo y el uso de la tecnología. Por otra parte, el consumo de energía en las computadoras es un problema grave y creciente en el mundo. La necesidad de mejorar el rendimiento energético está impulsando actualmente a la búsqueda de nuevas soluciones de hardware y nuevos algoritmos del computo. Los nuevos caminos energéticamente eficientes incluyen la computación óptica y cuántica. En esta plática, presentaremos el estudio de las propiedades de un cúbit hecho de dos condensados polaritónicos atrapados [1,2] que permiten el control óptico con muy bajo consume de energía [3]. Planteamos los efectos físicos básicos en este cúbit polaritónico excitado con un bombeo no-resonante externo, y describimos su dinámica y la secuencia de bifurcaciones como función de la potencia del bombeo y los parámetros del sistema. Demostramos la presencia de la dinámica caótica en el régimen semiclásico. Finalmente, discutiremos como se refleja esta dinámica en el espectro de emisión de la luz desde un cúbit polaritónico. Más detalles de este trabajo se puede encontrar en [3]. [1] H. Ohadi et al., Phys. Rev. X 5, 031002 (2015); Phys. Rev. Lett. 116, 106403 (2016). [2] A. Dreismann et al., Nature Mater. 15, 1074-1078 (2016). [3] R. Ruiz-Sánchez, R. Rechtman, and Y. G. Rubo Phys. Rev. B 101, 155305 (2020).

Jones Matrix Characterization of Homogeneous Optical Elements via Evolution Strategies

Jones matrices provide a simple and powerful method to describe the intrinsic polarization properties of polarizing optical elements. The relevance of determining the Jones matrix of a polarizing optical element relies on the inclusion of the global phase in the mathematical description of its complex elements. However, the current method for characterizing the Jones matrix of a homogeneous optical element is inefficient, since the characterization of any given element is time consuming. Evolution Strategies (ES) are algorithms based on the theory of evolution, theory which explains the adaptive changes of species through the survival of the fittest, inheritance and mutation. Therefore, ES are powerful probabilistic optimization algorithms useful in complex optimization problems. Thus, we explore an ES approach to allow the characterization of the Jones matrix of polarizing optical elements first by studying the characterization of homogeneous optical elements. We implemented a simulation of the experimental optical arrangement, evaluated the analytical performance of different ES algorithms, and compared the results with those obtained through the traditional sampling method. Hence, we present an initial approach to solve the problem of finding the eigenvectors that characterize the Jones matrix of a homogeneous optical element through ES.

Instrumentación Óptica de Johannes Kepler (1571-1630)

Es poco conocido que IOANNIS KEPLERI (1571-1630) escribió dos libros sobre instrumentación óptica (Astronomiae Pars Optica, 1604, y Dioptrice, 1611). Pero todavía es menos conocido que Kepler desarrolló una buena parte de los conceptos que se discuten en los cursos actuales de óptica de licenciatura. Baste como ejemplos: refracción para ángulos grandes, refracción atmosférica para objetos celestes en el horizonte, ángulo crítico, pupila, irradiancia de una fuente puntual inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, imágenes reales y virtuales, descripción anatómica, óptica y fisiológica del ojo humano, diseño de lentes para corregir miopía (que Kepler necesitaba) e hipermetropía, paralaje en astronomía y en nuestra visión estereoscópica, planos focales para lentes y espejos cóncavos y convexos, espejos planos, dependencia de las distancias focales de las lentes objetivo y ocular en la amplificación de los telescopios (galileanos y keplerianos)…etc. Los textos de óptica actuales casi no hacen referencia a las muy importantes aportaciones de Kepler a la instrumentación óptica. Por eso se presentan resultados de una primera revisión de las dos obras maestras de Kepler sobre instrumentación óptica.

Uso del método de la matriz y el de la sumatoria de rayos reflejados individuales para el análisis de filtros de múltiples capas

En este trabajo se presenta el análisis teórico de filtros interferométricos basado en múltiples capas; algunas de ellas de materiales sensibles a la temperatura. Los espectros de los filtros fueron simulados por medio del método de la matriz y el de la sumatoria de la selección de rayos reflejados por las capas. Para éste último método se pudo considerar las pérdidas entre dichas capas. Además, tomando en cuenta los coeficientes de expansión térmica y termo óptico de los materiales de las capas, se simuló la respuesta espectral de los filtros a cambios de temperatura. Los resultados teóricos fueron comparados con los resultados experimentales y se obtuvo que la simulación del comportamiento de este tipo de filtros es altamente eficiente si se toman en cuenta los principales rayos reflejados entre las capas, por cada una de las capas y las pérdidas entre cada una de las capas.

Diseño de un sistema de tres espejos para corregir, aberración esférica, coma, astigmatismo y curvatura de campo, usando superficies de forma libre

Los sistemas ópticos reflectores datan desde 1930 y son comúnmente utilizados al permitir una mayor resolución, campo de visión amplio, una gran apertura y una distancia focal grande. Estas ventajas incluyen buena simetría, estructura compacta y pequeña inercia rotacional. Este tipo de sistemas usan superficies cuadráticas por la precisión de fabricación, para lograr asfericidad, en donde coma, astigmatismo y curvatura de campo son corregidos. Permitiendo que estos sistemas se usen en áreas como la industria aeroespacial. Actualmente, con el desarrollo tecnológico en la fabricación, superficies más complejas como las formas libres son posibles de lograr. Estas superficies al estar basadas en polinomios aumentan el número de variables para la corrección de aberraciones, logrando sistemas con una resolución aún mayor. En este trabajo se presenta el diseño de un sistema de tres espejos anastigmático (TMA) usando superficies de forma libre con un número f 12, apertura de 1000 mm y un campo de visión (FOV) de 1.25 °. Para la corrección de las aberraciones, esférica, coma, astigmatismo y curvatura de campo el análisis a tercer orden o Seidel es utilizado, mediante el trazo paraxial de rayos (marginal y principal). Finalmente, las superficies de forma libre son logradas mediante una optimización extra, teniendo como punto de partida el análisis a tercer-orden.

Use of laser micromachining to control the mechanical and optical properties of photosensitive materials for biomedical applications

Modern laser microfabrication techniques are important tools in the biomedical field today. The recent need for innovative materials and structures mimicking the physical properties of the surrounding environment of biological cells at microscale has indeed promoted the development of microtechnology methods capable of fabricating synthetic matrices for optimal cell culture platforms. In this case, laser micromachining offers great control of the fabrication of 2D and 3D microstructures integrated into lab-on-chip or organ-on-chip platforms for biomedical assays. The possibility to precisely adjust the mechanical properties of some materials by controlling the laser dose has also been explored successfully although most of the compatible materials still do not match physiological stiffness values and more research is still required to improve the mechanics of laser-fabricated biomaterial for cell culture. Another physical property of photosensitive materials that is useful in biomedicine and may be tuned by lasers is the refractive index. It is particularly important in optogenetics and integrated waveguides on chips where lasers can both produce microstructures and control the local refractive index very precisely. In this work, we will present the recent progress and results obtained with a 2-photon polymerization method to control these two physical properties in commercial photoresins for applications in biomedicine. Acknowledgments : we thank Dra. Selene Rubí Islas Sánchez from LUCE-ICAT at UNAM and Mildred Cano Velázquez from IIM at UNAM for their help in the Raman and refractive index measurements. We also thank CONACyT grant 272894 for financial support.

Medición de propiedades mecano-elásticas (densidad y grosor) en placas delgadas con uso de efecto fotoacústico

El presente texto describe de forma breve la interacción entre ondas EM, mecánicas y sonido debido a una perturbación de un cuerpo por transmisión de energía. Las funciones obtenidas para diferentes condiciones del experimento se muestran en las gráficas, mientras que los datos experimentales se muestrean en las tablas, siendo estos solo algunos del total. Se obtuvieron cientos de datos durante el experimento, debido a los tiempos de toma de datos para cada prueba, siendo un máximo de un minuto entre cada una para no agotar la elasticidad de la membrana del micrófono receptor. Con la inclusión de la ley de Hooke para una membrana delgada que vibra sin deformarse, de llegó a una ecuación diferencial modificada del método de cuerno acústico cuya solución y desarrollo están comentados en las secciones siguientes. La perspectiva de la utilidad de la fotoacústica unida a su porque, su cómo y su aplicación, se muestran en este trabajo a través de correlacionar la simulación, el experimento y el análisis matemático.

Análisis estocástico de partículas Brownianas activas en corrales ópticos

Se detalla el estudio teórico y experimental de la dinámica de partículas autopropulsadas de sílice recubiertas con Au (Partículas de Janus). A partir de la ecuación de Fokker-Planck y Langevin se describe el movimiento Browniano activo en 2D. Con el fin de estudiar su comportamiento estadístico se muestran las caminatas realizadas por las partículas Janus e histogramas para las distribuciones de probabilidad en las posiciones y ángulos, que toma al cambiar su dirección.\\ En la parte experimental, se observa que la partícula Browniana (D = 3$\mu$m) altera su caminata al tener una capa de Au de 5 nm adherida a uno de sus hemisferios, cambiando la difusión de ésta. La parte activa ocurre cuando un haz láser ($\lambda$ = 532 nm) con una estructura circular que actúa como \emph{corral óptico} sobre las partículas de Janus, incide directamente sobre las partículas, lo que induce inmediatamente un movimiento Browniano activo. Al iluminar la cara de Au las partículas se autopropulsan, por efectos termoforéticos.\\

Evaluación de sistemas y superficies ópticas

Es conocido, en el ámbito de los que se dedican pulir superficie, que la dualidad fabricar-medir es inseparable y han sido, ambas, áreas de investigación en óptica durante mucho tiempo. El área de fabricación es muy extensa y se ha modernizado enormemente con muchas propuestas determinísticas. Para medir existen muchos métodos de prueba, tantos como la necesidad de variedad de superficies para un sistema óptico requerido. Esta plática la centraremos en medir las superficies y se discutirán dos métodos. Primero las pruebas interferométricas, donde directamente se obtiene en cada parte de la superficie su calidad, globalmente su forma y figura final. La segunda parte la dedicaremos a las pruebas geométricas que dan información de la superficie, pero esta vez como derivada de la misma y aunque la interpretación es un poco más difícil tienen la ventaja de llevarse a cabo fácilmente en un taller sin necesidad de ambiente controlado, es decir, no se necesita láser, mesas libre de vibraciones o temperatura controlada. Las pruebas ópticas no son exclusivas del desarrollo de una superficie, sino que en general, son usadas ampliamente para evaluar sistemas ópticos con más de un elemento óptico.

Hologramas indescifrables creados mediante códigos QR

En este trabajo mostramos la creación de un holograma indescifrable que se produce mediante la inserción de información confidencial cifrada dentro de la de matriz de puntos de un código de pronta respuesta (CQR), de acuerdo a la ISO/IEC 18004. La información se cifra con el algoritmo estándar AES-128 (FIPS 197) y se crea un CQR con esa información cifrada, el CQR genera una malla monocromática que tomará el rol de apertura o rejilla de difracción, que un haz de luz láser obturado seguirá para producir pulsos que impactarán sobre un objetivo. El láser de Nd-YAG (1064 [nm]) con una potencia entre 0.2 y 0.4 [mJ] produce un daño óptico sobre un vidrio BK7, que al barrer en forma automatizada la rejilla de difracción produce un holograma digital indescifrable. Cada rejilla CQR cifrada produce su correspondiente patrón de interferencia que viene siendo el holograma grabado. Este procedimiento es similar a cuando se insertan las marcas de agua sobre un documento, imagen, audio o video digital, para implementar servicios de seguridad y preservar derechos autor. Son similares en el sentido de que la holografía digital usa el método de la transformada de Fourier de la apertura, creando así los patrones de interferencia. Lo mismo ocurre al grabar los CQR sobre los vidrios creando en si una marca de agua u holograma. Algunos de los algoritmos de inserción de marcas de agua digitales utilizan la Transformada de Fourier Discreta en el dominio de la frecuencia. Una marca de agua puede ser perceptible o imperceptible al sistema visual humano dependiendo cuanta información se quiera ocultar en el holograma o la capacidad del medio portador. Nuestro grupo académico de modelado y simulación ha trabajado sobre marcas de agua imperceptibles en audio, donde el procedimiento es procesar información mediante filtros pasa-bandas para introducirla y ocultarla en un medio portador digital de forma imperceptible. Los hologramas generados se forman en la zona de Fresnel donde ciertamente se deben cumplir las condiciones de interferencia mediante la superposición de las ondas en un corte plano perpendicular a la dirección de propagación. Los resultados obtenidos son los vidrios, medios portadores grabados, patrones de interferencia (imágenes bidimensionales). Ellos contienen la información cifrada oculta en los CQR, que pueden ser almacenados, compartidos, sin sospecha de que tienen información valiosa, como claves o llaves privadas usadas para control de acceso. Para leer o recuperar la información cifrada oculta se debe realizar el procedimiento inverso, divisar los patrones de interferencia u hologramas, generar los CQR y descifrar la información con el algoritmo de cifrado empleado y así obtener el texto plano.

Medición de micro objetos con técnica no invasiva

Hoy en día existen varios dispositivos y métodos para medir longitudes que dependiendo la escala y la exactitud que se requiera en el dispositivo o método que se usara, las mediciones a micro escala son difíciles de realizar por no decir imposible, debido a la naturaleza del objeto y del entorno los métodos convencionales llegan a ser un problema a la hora de realizar las mediciones ya que llegan a dañar el objeto, por lo que se opta por dispositivos y métodos más sofisticados. En algunos procesos el medir el objeto llega a ocasionar pérdida de tiempo y recursos debido a que el proceso se detiene por completo para verificar las dimensiones, al juntar estas dos problemáticas se observa que se necesita de un método que mida el objeto sin intervenir directamente con este para que no se detenga el proceso y no se dañe al objeto. Uno de los métodos que no necesita intervenir con el objeto es a través de dispositivos de visión, dependiendo el tipo de dispositivo de adquisición de imagen y el tipo de procesamiento que se le aplique y se logra obtener diferentes tipos de información de una imagen adquirida. Para este estudio se utiliza una serie de procesamiento que abarca desde la adquisición de imágenes hasta localizar píxeles específicos pasando por un proceso de calibración, escala de grises, filtración, detección subpixel y binarización.

Fase geométrica en sistemas ópticos de polarización

M. Berry demostró en 1984 que cuando el estado de un sistema físico se hace pasar por un proceso cíclico,el estado inicial y final difieren por una fase geométrica.Las implicaciones de este resultado impactan todas las áreas de la física. En óptica, el concepto de fase geométrica fue anticipado por S. Pancharatnam en 1956 al establecer la diferencia de fase entre dos estados de polarización de una onda electromagnética.Es por eso que comúnmente en óptica se refiere a la fase geométrica como la fase de Pancharatnam-Berry.En la plática analizamos el problema de calcular de manera compacta y unificada la fase geométrica de Pancharatnam-Berry generada por un sistema óptico arbitrario descrito por una matriz de polarización de Jones de 2x2 con eigen-estados tanto ortogonales como no ortogonales.Encontramos que las fases geométrica y dinámica se pueden calcular con una ecuación cerrada que tiene una interpretación elegante sobre la esfera de Poincaré y el concepto de campo de valores de 2x2

Un vistazo a la Óptica Cuántica

La historia de la óptica cuántica está llena de grandes saltos que cambiaron la forma en que vemos y hacemos física. Nace en el seno de la óptica con la idea de corpúsculos de luz y se nutre con las ideas de termodinámica y la mecánica cuántica gracias a los estudios sobre la radiación de cuerpo negro y los cuantos de energía. El estudio de la interacción de la luz con electrones nos muestra el camino hacia la electrodinámica cuántica que permite la consolidación de la óptica cuántica gracias a la detallada descripción de los fenómenos ópticos. Los resultados experimentales traen la teoría a los laboratorios con el láser y la emisión de un solo fotón. Esto abre las puertas para el despliegue de las herramientas teóricas y experimentales que permiten el nacimiento de la fotónica, la óptica atómica y la información cuántica que están cambiando de manera vertiginosa nuestra idea de tecnología. En esta charla presentaremos un vistazo al pasado y presente de la óptica cuántica para intentar vislumbrar los futuros posibles.

Respuesta óptica de un híbrido aislante topológico -punto cuántico interactuando con un campo eléctrico de prueba

En este trabajo se estudia la interacci\'on de un h\'ibrido aislante topol\'ogico - punto cu\'antico sometidos a un campo el\'ectrico externo. La respuesta electromagn\'etica del aislante topol\'ogico es derivada a partir de la electrodin\'amica axi\'onica en la aproximaci\'on cuasiest\'atica. Los modos localizados son cuantizados en t\'erminos de operadores bos\'onicos, los cuales se acoplan dipolarmente al punto cu\'antico. De esta manera, el sistema es modelado como un sistema de dos niveles interactuando con un modo bos\'onico simple, en donde el factor de acoplamiento contiene la informaci\'on de la topolog\'ia no trivial del aislante. En nuestro modelo te\'orico, la interacci\'on del h\'ibrido con el entorno es inclu\'ida mediante el acoplamiento con un reservorio cont\'inuo de modos radiativos y un reservorio de modos fon\'onicos. En particular, utilizamos el m\'etodo de las funciones de Green-Zubarev para derivar una expresi\'on para la absorci\'on \'optica del sistema. Finalmente, aplicamos nuestros resultados a un sistema realista el cual consiste de una nanoesfera de aislante topol\'ogico hecha de TlBiSe$_2$ interactuando con un punto cu\'antico de CdSe, ambos inmersos en una capa de polimetacrilato de metilo. El espectro de absorci\'on \'optico exhibe resonancias de Fano con un ancho de l\'inea que depende fuertemente de la polarizaci\'on del campo el\'ectrico y de la polarizabilidad magnetoel\'ectrica topol\'ogica $\theta$. Nuestros resultados tambi\'en pueden ser aplicados a materiales magnetoel\'ectricos no topol\'ogicos tales como el Cr_2O_3.

Plasmones superficiales te en grafeno

Los plasmones son oscilaciones de carga eléctrica debida a portadores que se puede desplazar dentro de un medio como los metales. Cerca de una superficie metálica, dichas oscilaciones se producen acopladas con campo electromagnético evanescente. Sin embargo, las interfaces metales con dieléctricos solamente permiten la propagación de modos superficiales transversales magnéticos, donde el campo magnético es paralelo a la superficie del metal. Por otro lado, el grafeno es un material bidimensional, de ancho de un átomo de espesor y red hexagonal de carbonos, el cual tiene propiedades físicas notables. Un aspecto que ha llamado la atención es su capacidad de soportar plasmones superficiales. En este trabajo se abordan aspectos de la existencia de plasmones en sistemas de grafeno. En particular, se analiza la existencia de los modos plasmónicos TE en grafeno, donde el campo eléctrico es paralelo a la lámina de grafeno, los cuales no son posibles en metales típicos, pero sí en materiales izquierdos (LHM). Finalmente se presenta la relación de dispersión del modo superficial TE para dos láminas de grafeno y se da una alternativa para su detección experimental.

Ordered nanoprism arrays for nonlinear optics

Nanostructured materials present the possibility of tailoring their properties, specifically their linear and nonlinear optical properties, by manipulation of their structure, composition and geometry. For optical purposes in particular, ordered nanoparticles arrays present the possibility of coherent addition of the optical effects produced by each nanoelement, and thus an enhanced nonlinear response. For the case of metallic nanoparticles, this can be further enhanced by the field concentration produced at interfaces by the surface plasmon resonances. This also makes them good candidates among other thing, for enhanced sensing applications, such as enhanced Raman scattering. In this work we present a comprehensive study of the third order nonlinear properties of a metasurface consisting of a hexagonal array of triangular gold nanoprisms, produced by nanosphere lithography. Both nonlinear absorption and refraction were studied using fs pulses, including the electronic and thermal contributions to the nonlinear response. A study of the dynamics of the response is also presented, showing the ultrafast nature of the response.

Efecto del tiempo y temperatura de sinterizado en la fabricación de fósforos embebidos en vidrio

Hoy en día el fósforo embebido en vidrio (PiG por su siglas en inglés phosphor-in-glass) es uno de los materiales propuestos para ser utilizado como fósforos conversores en diodos emisores de luz (LED por sus siglas en inglés) y sustituir a la resina orgánica que se encuentra en los LED actuales. Los materiales PiG son una mezcla de fósforo en polvo y de vidrio en polvo sinterizados para formar una pastilla delgada y plana. En el proceso de síntesis de un PiG, existe una tendencia a la degradación del fósforo, lo que implica una perdida en las propiedades emisivas iniciales del fósforo. En consecuencia, además de seleccionar una composición de vidrio adecuada, tanto el tiempo como la temperatura de sinterización son parámetros importantes que podrían ayudar a disminuir la probabilidad de degradación del fósforo. Por lo tanto, estos parámetros deben analizarse y estudiarse para poder ser controlarlos. Todo esto con el objetivo de obtener las mejores propiedades ópticas y radiometricas en el material PiG. En este trabajo, se sintetizó una serie de materiales PiG con fósforo en polvo Y5Al3O12:Ce3+ (YAG) y vidrio en polvo de borosilicato. Se utilizó un horno eléctrico para su fabricación a diferentes tiempos y temperaturas de sinterizado. Estas muestras se caracterizaron y examinaron con el objetivo principal de conocer el efecto de estos parámetros en sus propiedades radiométricas. Además para poder evaluar su aplicación como convertidor de fósforo en LED.

Módulos láser ultraestables hechos en México: Un desarrollo de Grupo Molecular

Se presenta el desarrollo y la caracterización de una serie inovadora de módulos láser basados en diodos, de diseño y fabricación mexicana, así como sus propiedades ópticas y posibles aplicaciones científicas e industriales. El sistema cuenta con una fuente de corriente programable ultraestable de diseño versátil, capaz de proporcionar hasta 2.4 A, las cuales pueden ser utilizadas para operar una gran variedad diodos láseres visibles e infrarrojos. Se discute a su vez el tema de control de temperatura de los diodos láser, lo que permite alcanzar potencias ópticas de hasta 3 W en onda continua de forma sostenida. Se presentan resultados experimentales de estabilidad de potencia y temperatura, así como el trabajo referente a los modos transversales y longitudinales del haz obtenido.

Información de patrón de interferencia representada en el plano complejo s

En interferometría, la transformada de Fourier es una herramienta poderosa para el procesamiento de señal de interferógramas, ya que esta transformación descompone el patrón de interferenciaen sus componentes de frecuencia y las representa en un plano complejo. Siendo la transformada de Laplace un caso particular cuando la transformada de Fourier no puede ser solucionada, entonces, las componentes de frecuencia del patrón de interferencia pueden ser también representadas en un plano complejo s cuando la transformada de Laplace se aplica al interferógrama. Considerando lo mencionado, en este trabajo se representa la información del patrón de interferencia en el plano complejo s a través de un mapa de polos y ceros. Con éstarepresentación se demuestra gráficamente que la posición de los polos y los ceros dependen de la diferencia de camino óptico del interferómetro coherente de doble haz. Tal representación es demostraba teórica y numéricamente.

Obtención de películas de GaN mediante nitruración con amoniaco de películas de GaAs

En este trabajo se estudió la nitruración de películas de Arseniuro de galio (GaAs), previamente depositadas por la técnica de transporte de vapor en espacio cerrado (CSVT por sus siglas en ingles). Inicialmente las películas de GaAs fueron crecidas en diferentes ambientes (hidrogeno y nitrógeno) a tiempos (5 y 13 min), para observar que efecto tenía en éstas. Se determinó que las muestras obtenidas en un ambiente de hidrogeno presentaban mejor calidad que aquellas crecidas en nitrógeno. Con estos resultados, se seleccionaron las muestras obtenidas en ambiente de hidrogeno para su posterior nitruración. La obtención de Nitruro de Galio (GaN), se llevó a cabo en un sistema de depósito de vapor químico (CVD por sus siglas en inglés) usando una mezcla de flujos de amoniaco e hidrogeno. La nitruración se realizó a presión atmosférica, a una temperatura de 900°C durante 10, 20 y 30 minutos. Los resultados de difracción de rayos-X (DRX) determinaron que el proceso de nitruración durante 30 min, es suficiente para observar los picos de GaN y desvanecer las reflexiones de GaAs. También, presenta la coexistencia de ambas fases (cúbica y hexagonal) de GaN. Se utilizó la ecuación del coeficiente de orientación para determinar qué fase predominaba. En los resultados de espectroscopia de energía dispersiva (EDS por sus siglas en inglés) se muestra que al aumentar el tiempo de nitruración, los átomos de N sustituyen a los átomos de As. Las micrografías obtenidas mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM por sus siglas en ingles), se observó que el proceso de nitruración sólo modifico la morfología superficial de la muestra de GaAs obtenida en el tiempo más corto. Además de los picos Raman características de GaN, un pico a 438 cm-1 el cual se asocia a un pico de GaN rico en N.

Determinación del espesor y la constante dieléctrica de películas delgadas de oro y plata por medio de la técnica de resonancia de plasmones superficiales usando dos longitudes de onda

El desarrollo de películas delgadas permite modelar una amplia variedad de fenómenos con posibles aplicaciones. Esta es la razón por la cual es muy útil tener métodos confiables que permitan determinar los parámetros principales de una película delgada para que sea confiable y presente las especificaciones requeridas. La técnica de resonancia de plasmón superficial se ha propuesto para interrogar los principales parámetros ópticos de una película delgada, como el grosor y la constante dieléctrica. Sin embargo, determinar estos dos parámetros simultáneamente no suele ser fácil y es común tener que conocer uno de ellos para determinar el otro parámetro. En este trabajo se presenta un esquema experimental que utiliza el efecto de la resonancia de los plasmones de superficie utilizando la configuración de Kretschmann con dos longitudes de onda. La excitación del plasmón superficial se logra mediante dos láser He-Ne de dos longitudes de onda, 633 nm y 612 nm. Posteriormente, se analizaron las curvas de reflectancia, donde se establecieron dos ecuaciones de reflectancia y se realizó una comparación entre mediciones teóricas y experimentales. Finalmente, mediante un ajuste de datos, se determinaron los parámetros ópticos.Determinación del espesor y la constante dieléctrica de películas delgadas de oro y plata por medio de la técnica de resonancia de plasmones superficiales usando dos longitudes de onda.

Determinación experimental de grosores de fibras ópticas empleando el fenómeno de difracción

La difracción es uno de los fenómenos más estudiados en la óptica física, una de sus aplicaciones es determinar las dimensiones de objetos muy pequeños. Con base en dicho fenómeno se caracterizaron los grosores de diferentes fibras ópticas, empleando dimensiones ya conocidas de 0.25, 0.5 y 0.75 mm, mediante el análisis de los patrones de difracción generados al incidir un láser de 633 nm sobre cada una de las fibras. A partir de los resultados obtenidos se elaboró una práctica de laboratorio que permite a estudiantes determinar el diámetro de fibras ópticas de grosores desconocidos, dentro del rango de dimensiones de las fibras empleadas. La práctica está planeada para alumnos que cursen las materias de Óptica y de Optoelectrónica impartidas en la División de Ciencias Exactas y Naturales en la Universidad de Sonora.

Focalización de luz mediante metalentes plasmónicas de Nitruro de Titanio

Las metalentes plasmónicas son diminutas superficies planas nanoestructuradas que han sido ampliamente estudiadas por su capacidad de focalizar luz en regiones del espacio cercanas al límite de difracción. Su funcionamiento se basa en la interferencia de frentes de onda provenientes de aberturas de tamaño sub-longitud de onda (esparcidores) en una película metálica delgada. Su eficiencia y diseño dependen de la geometría y posición de los esparcidores, así como de los materiales empleados en su fabricación, principalmente metales nobles. Además de las pérdidas ópticas intrínsecas por absorción, estos materiales generan gradientes de temperatura que dañan las nanoestructuras. Para superar esta limitante, el Nitruro de Titanio (TiN) ha sido estudiado y propuesto como un material plasmónico alternativo. Basados en el método de la ecuación integral, en esta contribución presentamos el diseño de metalentes cilíndricas plasmónicas de TiN para un funcionamiento análogo al de una lente esférica y al de un biprisma de Fresnel. La permitividad relativa de las películas de TiN, fabricadas por pulverización iónica reactiva, fue medida experimentalmente por elipsometría. Diversos parámetros ópticos son estudiados y comparados con los obtenidos para metalentes de Oro. Como resultado, mostramos la vialidad de utilizar TiN para desarrollar metalentes plasmónicas, abriendo nuevas perspectivas en el diseño de dispositivos planos y térmicamente estables para aplicaciones en sistemas formadores de imágenes.

Mediciones de actividad óptica en sustancias liquidas

Mediciones de actividad óptica en sustancias liquidas Francisco Javier Toledo Vázquez* (franciscotoledo435@gmail.com), Facultad de Ciencias en Física y Matemáticas, Universidad Autónoma de Chiapas; Sergio Mendoza Vázquez (smendoza@unach.mx), Facultad de Ciencias en Física y Matemáticas, Universidad Autónoma de Chiapas. *Expositor. Se sabe que las sustancias ópticamente activas giran el plano de polarización de la luz linealmente polarizada. Un cristal de azúcar o una solución de azúcar, son ejemplos bien conocidos, la luz que atraviesa el cristal sigue polarizada linealmente pero el nuevo plano de vibración del campo eléctrico E, ha girado un cierto ángulo respecto al plano inicial. En este proyecto, se trata el estudio de la actividad óptica en diversas sustancias liquidas con tal de poder encontrar una correlación entre sus propiedades físicas y las cantidades de concentración que esta contiene. Dicho esto, se logra a través del análisis del ángulo de rotación específica para cada sustancia y cantidad de muestra. Para una sustancia pura en solución, si el color y la longitud óptica están fijas y la rotación específica es conocida, la rotación observada puede usarse para calcular la concentración de la disolución. Se utiliza un polarímetro con un error de 2-3 grados por cada 720 grados de giro para poder realizar este trabajo, posteriormente se realizó y analizo algunas pruebas en sustancias líquidas con resultados ya conocidos como agua-azúcar, agua-sal. También se hacen pruebas en sustancias no exploradas tales como agua- jabón, agua-miel y alcohol disuelto en agua. El proyecto se realiza con el fin de estudiar y presentar los distintos resultados de los tipos de mezclas analizados, y realizar experimentos para saber el comportamiento que provoca una luz láser polarizada; al pasar a través de x sustancia. El conocimiento del ángulo de rotación observada y específica para cada cantidad de muestra, nos ayudarían en algunas aplicaciones para; conocer cantidades de sustancias que se encuentran en mezclas, así como para detectar a través de un estudio y correlación de datos obtenidos, algunas sustancias que estén dopadas o adulteradas con otras. También si se conoce la rotación específica de un enantiómero puro (también llamados isómeros ópticos), la rotación observada puede ser usada para calcular la pureza óptica, o el nivel de contaminación de un compuesto con su enantiomero. Como propuesta para estudios posteriores, se tiene la idea de continuar con el proyecto; con el fin de analizar otros tipos de mezclas como, aguas negras, bebidas alcohólicas y también poder estudiar las cantidades de glucosa que existe en concentraciones de sangre.

Estudio de la respuesta nolineal de metamateriales hiperbólicos basados en nanolaminados de $Ru/TiO_2$

Los metamateriales hiperbólicos son materiales anisotrópicos que presentan una permitividad $\epsilon$ positiva en una dirección y negativa en otra, resultando en una respuesta óptica sumamente versátil. Un efecto interesante en la respuesta de estos materiales, es la existencia de un punto espectral donde $\epsilon$ se vuelve cero (ENZ, de epsilon near zero, en inglés). En este punto, entre otras cosas, existe un gran reforzamiento de la respuesta nolineal de tercer orden, lo que es muy interesante desde el punto de vista de posibles aplicaciones. En este trabajo se presenta el diseño, fabricación y estudio de las propiedades ópticas nolineales de materiales hiperbólicos basados en nanolaminados de capas alternadas de $Ru$ metálico y $TiO_2$. Las muestras fueron producidas por la técnica de Atomic Layer Deposition (ALD), cuyas dimensiones fueron calculadas para producir un punto de ENZ cerca de $800\, nm$, para coincidir con el láser de femtosegundos que se usó para el estudio de sus propiedades nolineales. Las propiedades ópticas lineales se midieron utilizando espectofotometría y elipsometría espectográfica. Las propiedades ópticas no lineales se estudiaron utilizando la técnica de barrido en z (z-scan) con un láser de Titanio-Zafiro pulsado de femtosegundos. Los resultados del barrido en z confirman la presencia de efectos nolineales en el sistema multicapas con un ancho , encontrando para la refracción nolineal un índice positivo $n_2=2.39\pm0.11\times10^{-8}\, cm^2/W$ y para la absorción nolineal un coeficiente negativo $\beta=-3.17\pm0.06\times10^{-4}\,cm/W$. Aunque el usar pulsos de fs minimiza la contribución de posibles efectos térmicos a la respuesta del material, una absorción finita y la alta tasa de repetición de los pulsos, hacen posible la contribución de efectos térmicos acumulados de pulso a pulso, que necesita ser cuantificada. Para hacerlo, se modifica la técnica del z-scan añadiendo un cortador de haz que permite variar la carga térmica a la muestra, manteniendo la irradiancia pico constante. Mediante esta técnica, se consiguió separar las componentes electrónica y térmica a la respuesta nolineal, obteniéndose $n_2^{electronica}=7.05\times10^{-9}\, cm^2/W$ y $n_2^{termica}=1.49\times10^{-8}\, cm^2/W$, la suma de ambas respuestas nos da un valor consistente con el que se encontró anteriormente.

Medición de flexión de vigas estructurales con tecnología de fibra óptica

En este trabajo se presenta el desarrollo de un sensor de fibra óptica que mide flexión en vigas estructurales, con la finalidad de monitorear el estado en que se encuentra una estructura civil en particular. El interés por investigar el monitoreo en tiempo real con tecnología de fibra óptica en las estructuras es debido a que se ha encontrado el deterioro de ellas por varios factores ya sea el material no adecuado, las condiciones del ambiente o en su momento un desastre natural. Debido a ello, se mide el desplazamiento que existen en las estructuras de concreto (vigas). El análisis de pérdidas provocadas por una flexión hace posible estudiar su desplazamiento mínimo y máximo de la fibra óptica en función a una deformidad en vigas de concreto armado hasta el punto de ruptura, esto es posible de obtener debido a la carga que tendrá la estructura sobre la fibra y cómo se comportará en un determinado tiempo. Pruebas preliminares han demostrado que es posible relacionar la cantidad de potencia que se pierde en la salida de la fibra óptica en función a la flexión de una viga, provocada por macrocurvaturas.

Análisis teórico de rejillas de Bragg uniformes para su aplicación en sensado simultáneo de temperatura y esfuerzo

En este trabajo se presenta un estudio teórico de un sensor óptico para medir simultáneamente temperatura y esfuerzo basado en rejillas de Bragg uniformes grabadas en fibra óptica. Los espectros de reflexión de las rejillas fueron simulados con las ecuaciones de modos acoplados usando el método de la matriz. Además, se corroboró que gracias a las propiedades térmicas (relacionado con el coeficiente termo-óptico y de expansión térmica) y elástica (relacionada con el coeficiente elasto-óptico) del material de la rejilla de Bragg, el desplazamiento de la longitud de onda con la máxima reflexión (longitud de onda de Bragg) es una combinación lineal del cambio de temperatura y del esfuerzo. Por tanto, un sistema de dos rejillas de Bragg se representó por medio de un sistema de 2 ecuaciones lineales. Además, la solución se representó con el método de la matriz inversa. Los resultados teóricos muestran que para poder discernir entre el cambio de temperatura y del esfuerzo aplicados a una o ambas rejilla de Bragg, es necesario que al menos éstas tengan una propiedad térmica o elástica diferente.

Sistema optoelectrónico basado en un láser de fibra óptica para medir múltiples magnitudes físicas

En este trabajo se presenta un sistema optoelectrónico basado en un láser de fibra óptica dopada con erbio para medir múltiples magnitudes físicas. Aquí, el láser tiene de cavidad Fabry-Perot formada por una rejilla de Bragg y un espejo de Faraday. Además, a nuestro arreglo, se le incorporó un atenuador óptico variable dentro de la cavidad para simular lar pérdidas ocasionadas por alguna magnitud física. Las pérdidas intracavitarias afectan el transitorio del láser, por lo que fue posible medirlas por medio del tiempo de retardo y de la frecuencia de relajación de dicho transitorio. Finalmente, se implementó una etapa electrónica de bajo costo para medir y analizar las señales de láser.

La ley de Refracción expresada de forma Vectorial-Matricial y sus aplicaciones

Tradicionalmente en la mayoría de los libros de Física General y Óptica, la ley de reflexión se desarrolla y explica en un plano. En este trabajo se extiende la compresión del fenómeno de reflexión, empleando un análisis matemático vectorial-matricial, y sus aplicaciones para analizar diferentes elementos reflectores: prismas y combinaciones de espejos; pero en forma tridimensional.

Prueba de Shack- Hartmann con micro-orificios, empleando diferentes fuentes de iluminación

Una de las aplicaciones importantes, recientemente desarrolladas, en el campo de Pruebas Óptica; es la debida a lo que se conoce como la prueba de Shack-Hartmann. En ella se utiliza una placa con orificios de 4-5 mm dentro de las cuales son colocadas lentes de distancia focal corta. En este trabajo, los orificios con lentes se substituyen por orificios pequeños de 5-10 micras; pero como parámetro adicional, en el experimento, se utilizaron diferentes fuentes de iluminación para observar sus efectos en los patrones observados al analizar una superficie óptica cóncava.

General study of the classical and nonclassical contributions of the two photon absorption process in organic molecules

The present work is a study of different contributions that occur in the two-photon absorption process, depending on the type of excitation source, classical and non-classical. The entangled two-photon absorption cross section (non-classical) is studied and contrasted with the random two-photon absorption cross section (classical) in different π-conjugated organic molecules. The second-order perturbation theory predicts that two-photon absorption rate per molecule has two components: the first part is a linear variation with photon flux density ETPA (entangled photons) (Entangled Two-Photon Absorption) and the second part, is a quadratic variation with photon flux density TPA (Two-Photon Absorption) (random photons), $r_{TPA}=\sigma_{e}\phi+\delta_{r}\phi^{2}$. Linear trend includes entangled two-photon absorption cross section $\sigma_{e}$, which represents the transition probability from an initial state $\lvert\ i \rangle$ to final state $\lvert\ f \rangle$ through an intermediate virtual state $\parallel V \rangle$ via entangled photons. Similarly, quadratic trend represents the transition probability $\delta_{r}$, but with random photons. The origin of quadratic and linear dependence is due to use of entangled photons, these are, pairs of twin photons available for two-photon absorption, therefore, two-photon absorption process can be achieved with less density of photons unlike the use of random photons in which high densities of photons are required. To perform the characterization of ETPA in organic molecules with enhanced two TPA, quantum interferometric experiment setup is developed, with this, it is possible to give a measure of $\sigma_{e}$ and characterize the transition. Relationship between two-photons absorption rate and photon density is presented, obtaining the linear trend proposed in theoretical model. The measurements are based on photons pair detection transmitted by the system (sample) using a coincidence counter circuit. The practical importance lies in the fact spectroscopy and two-photon microscopy has been restricted to use of high-power optical sources, due to the low efficiency of the TPA effects. In this way, the implementation of correlated (non-classical) light sources to obtain TPA is a promising alternative, since it requires low photon flux density sources, that is to say, low power. Entangled two-photon absorption has been obtained in a Rhodamine B set samples through a technique described above, based on Hong-Ou-Mandel interferometer. Rhodamine was used as standard, but that the experimental arrangement is extended for testing pi-conjugated molecules. Entangled two-photon absorption cross section of $5.3\times10^{-20} ~[cm^{2}/molecule]$ for a 4.5 mM sample has been obtained, likewise a concentration dependence has been obtained in a good approximation with some references.

Métodos iterativos de Fourier aplicados en la generación de pinzas ópticas

Las pinzas ópticas son un instrumento de gran relevancia para manipular partículas microscópicas con luz estructurada. Consisten en una distribución de campo óptico concentrada en una región pequeña con un gradiente de intensidad proporcional a la presión de la radiación. Existe una amplia gama de técnicas de generación, sin embargo, la gran mayoría requiere sistemas ópticos complejos. En este trabajo desarrollamos algoritmos que emplean la transformada de Fourier de forma iterativa para generar una distribución de fase tal que el campo generado en el plano de Fourier alcance sistemáticamente un alto gradiente de intensidad. Esto permite diseñar y generar directamente un campo óptico con una estructura predefinida a partir de una medición de intensidad en el plano de Fourier y conocimiento a priori de las dimensiones físicas del sistema. Los métodos propuestos pueden ser de utilidad en el desarrollo de esquemas para incrementar la precisión en atrapamiento óptico de micropartículas.

Medición del ángulo de polarización de la luz por reflexión

El fenómeno de polarización de la luz es una manifestación macroscópica del carácter vectorial de una onda electromagnética transversal. Muchos efectos de brillo o lustre sobre superficies planas en objetos comunes, se deben al proceso de polarización parcial de la luz por reflexión. David Brewster encontró empíricamente que cuando un haz de luz natural propagándose en el aire se refleja con el ángulo adecuado en la superficie de vidrio de una ventana, este se polariza, siendo el vector de campo eléctrico del haz reflejado, paralelo a la superficie de reflexión. En este trabajo se expone la polarización de la luz por reflexión y, midiendo experimentalmente el ángulo de Brewster para la reflexión de un haz láser en las interfaces aire-vidrio y aire-agua, se demuestra que el haz reflejado está linealmente polarizado. Además del punto de vista fenomenológico de Maxwell, se complementa la teoría al explicar la existencia de este ángulo mediante el momento dipolar. Parte de la importancia del estudio de este fenómeno radica en la aplicación de estos principios en el desarrollo de instrumentos ópticos y nuevas tecnologías, por lo que en este trabajo se explican algunos ejemplos de aplicación.

Desarrollo de un sensor de temperatura de fibra óptica aplicados en tuberías de distribución de agua

En este trabajo se describe un sensor de temperatura utilizando fibras ópticas. El mecanismo transductor utilizado en este estudio es un compuesto químico con características termo-crómicas conocido como Lofina capaz de cambiar su estado de absorción ante cambios en la temperatura. La estructura de la guía de onda se basa en el acoplamiento de modos en una fibra multimodal, una sección de la fibra es cubierta con una mezcla de material termo-crómico permitiendo la interacción de la luz con cambios en la temperatura. El sensor está caracterizado para la temperatura en aire, en un rango de medición de 10°C a 100°C, con una pendiente de sensibilidad de 0.6017 u.a./°C y un ajuste cuadrático de 0.98302. La validación del sensor se realizó utilizando un sensor comercial de la compañía de thorlabs demostrando su capacidad de medir cambio de temperatura.

Síntesis de un vórtice óptico perfecto usando técnicas de recuperación de fase

Un vórtice perfecto es una distribución de campo óptico generado por una singularidad de fase en una región anular infinitamente delgada con carga topológica independiente del radio del vórtice. Puede generarse en sistemas de transformada de Fourier que incorporan un holograma con la información para sintetizar el vórtice. Sin embargo, estas técnicas requieren una codificación basada en aproximaciones a la fase real. Por otro lado, los algoritmos tipo Gerchberg-Saxton han demostrado ser una poderosa herramienta en el diseño de campos estructurados. En este trabajo desarrollamos un algoritmo iterativo que genera la fase necesaria para sintetizar un vórtice perfecto. Este enfoque permite la recuperación sistemática de la fase que genera una distribución de intensidad anular extremadamente delgada y que porte una cantidad arbitraria de carga topológica. Consideramos que los resultados obtenidos pueden ser de interés en áreas como formación de imagen, microscopía y el diseño de campos ópticos con polarización estructurada.

Exfoliación electroquímica para la obtención de grafeno y su depósito sobre fibra óptica

El grafeno es un material ampliamente usado en la óptica debido a que es ópticamente transparente, absorbe solo el 2.3 % de la luz visible y es altamente conductor. Una de sus aplicaciones más extendidas es en absorbedores saturables en láseres de fibra óptica, pues su uso no implica el agregar elementos extras al arreglo, tiene una baja intensidad de saturación, profundidad mayor de modulación de absorción saturable, tiempo de recuperación ultrarrápido y un rango de absorción saturable dependiente de la longitud de onda más amplio, así también tiene un costo menor y son fáciles de fabricar. Existen diferentes métodos para la obtención del grafeno, pero tienen algunas desventajas, como el tamaño de las hojuelas de grafeno resultantes, altos costos, la transparencia de las hojuelas y su resistencia. Un método más sencillo de implementar es la exfoliación electroquímica, pues tiene la ventaja de que mediante su implementación se obtienen hojuelas delgadas de alta calidad, tienen excelente conductividad, al mismo tiempo que se reduce el número de hojas unidas entre sí. En este trabajo se presentarán los resultados obtenidos de la obtención de grafeno a partir de grafito comercial, usando el método de exfoliación electroquímica y su depósito sobre fibra óptica. Se mostrará el mejor resultado obtenido, el voltaje con el que se logra el resultado, así como el método empleado para el depósito de grafeno sobre la fibra, y una forma fácil de comprobar que el grafeno se ha depositado sobre ésta.

Displacement-curvature optical fiber laser sensor based on a modal Michelson interferometer constructed with a biconical tapered optical fiber

An optical fiber laser sensor based on a modal Michelson interferometer constructed with a biconical tapered optical fiber is presented. The displacement laser sensor is composed of a ring optical fiber laser that includes a modal Michelson interferometer. The modal Michelson interferometer is based on a biconical optical fiber taper, which acts as a modal coupler between core and cladding modes. The function of the modal Michelson interferometer, using a fiber optical circulator, is as follows: The core mode is launched to the port of one of the optical circulator. Then the core mode is translated to the port two of the optical circulator where the tapered optical fiber was previously connected using an optical fiber spliced machine. When the core mode propagates through the biconical taper, part of the light of the core mode is coupled to cladding modes, after this, core and cladding modes propagate through a few centimeters of a single mode fiber until they reflected back to the biconical taper by Fresnel reflection at the planar SMF planar end. The cladding mode is coupled back to the core mode. As the core and cladding modes have different effective refractive indexes, they travel different optical paths and generate a phase difference between them. Due to the phase difference, interference occurs, and the resulting interference combination of both modes enters the optical circulator via the port two to be transferred to the port three of the optical circulator. An interference pattern is generated at the port three of the optical circulator. Including the modal Michelson interferometer in the ring cavity, the interference pattern is used as an intra-cavity wavelength filter to induce an emission of the laser at a specific wavelength. By bending the biconical taper by a linear displacement, the phase difference of the interference pattern changes, and the wavelength emission of the laser is modified. Correlating the wavelength emission to a displacement value, the displacement by bending in the biconical tapered can be determined by the wavelength emission value of the ring optical fiber laser.

Razón de radiación termal en materiales tratados con óxido de tungsteno nanoestructurado

La radiación térmica es un fenómeno de gran importancia tecnológica e industrial, ya que casi cualquier proceso o mecanismo que requiera transferencias de calor, depende de las propiedades radiativas de los materiales que se utilicen. Además, las necesidades en el campo de la tecnología frecuentemente demandan la búsqueda de materiales con propiedades muy específicas, lo que obliga a tener una mejor caracterización de estos materiales. Max Planck, obtuvo una expresión para la potencia irradiada por un cuerpo negro, que se define como un objeto que absorbe toda la energía que recibe sin reflejar nada. Sin embargo, en la realidad, los materiales no se comportan como cuerpos negros. En el presente trabajo, se estudia experimentalmente la razón de radiación termal, de cuatro diferentes muestras de manta blanca, las cuales son tratadas con óxido de tungsteno nanoestructurado, con el objetivo de determinar si el material se comporta como un cuerpo opaco. Se estudia la teoría básica de la radiación térmica de la Ley de Planck y la teoría electromagnética en la materia, se muestran resultados experimentales y la aplicación a la transferencia tecnológica.

Caracterización analítica de un salto de fase generado por una placa de vidrio

La generación experimental de un salto de fase (generado por una placa de vidrio) en un cierta distribución de luz es de suma importancia, ya que este salto de fase representa una condición inicial necesaria para la generación de solitones ópticos espaciales en diversos medios. Particularmente, los solitones ópticos espaciales oscuros han sido generados a través de un salto de fase o un salto de amplitud, incluso solitones de alto orden también has sido generados variando únicamente el ancho de la franja oscura obtenida por el salto de fase o de amplitud [1,2]. Por tal motivo, es de gran interés contar con una caracterización analítica y experimental del ancho de esta zona oscura. Así, en este trabajo presentamos un estudio de la variación del ancho de la zona oscura generada por un salto de fase en función del espesor y de la inclinación de la placa de vidrio. Estos resultados obtenidos serán empleados posteriormente en la generación de solitones espaciales oscuros en un medio líquido. [1] Z. Chen, M. Mitchell, M. Segev, Opt. Lett. 21, 716 (1996). [2] M.M. Méndez-Otero, M.D. Iturbe-Castillo, P. Rodríguez-Montero, E. Martí-Panameño, Optics Communications, 193, 277 (2001).

Detección de adulteración en aceite de oliva extra virgen mediante espectroscopia

Es importante la identificación y detección de adulteración en este aceite comestible ya que existen recolectores descalificados que mezclan los aceites de tal manera que infringen las regulaciones y con ello estos errores comprometen la calidad del aceite que se vende, además de engañar al consumidor. En este trabajo se presenta la técnica de espectroscopia de fluorescencia que utiliza diversas fuentes de luz, el primer arreglo experimental emplea una fuente de luz de supercontinua con fibra óptica convencional lo que reduce los costos de implementación, en cuanto al segundo arreglo se utiliza como fuente de luz un láser pulsado. El examinar detalladamente dichos espectros con diferentes fuentes de luz en el rango visible puede es de utilidad para detectar el grado de adulteración del aceite bajo prueba.

Implementación de un láser de pulsos ultra-cortos de fibra óptica por medio de la técnica de amarre de modos

Los láseres de pulsos ultra-cortos de fibra óptica son sistemas distintivos ya que resultan ser de bajo costo comparado con otros tipos de láseres, poseen una potencia pico alta de salida y además el mantenimiento es mínimo. Una característica importante que tienen estos dispositivos es que son considerados ultra rápidos y por tal, son utilizados en las áreas de telecomunicaciones sensores ópticos y medicina. En este trabajo se presenta un modelo de láser pulsado de fibra óptica con esquema funcional utilizando una fuente de bombeo de 980 nm y como medio activo se utiliza la fibra dopada con Erbio. El arreglo óptico experimental, que tiene como configuración la de anillo, consiste en la obtención de pulsos ultra-cortos mediante el uso de la técnica de amarre de modos pasivo en donde los pulsos generados cuentan con una tasa de repetición en el orden de los 14.0 MHz. El amarre de modos pasivo se logra por medio del efecto de polarización de la luz que se propaga dentro del lazo y el control se logra por medio de placas retardadoras en configuración de λ/2, λ/4 y λ/2 , el amarre de modos se ajusta cambiando el ángulo de las tres placas retardadoras. Los resultados experimentales se obtuvieron por medio del osciloscopio en donde se mostraron los pulsos generados en un estado estable.

Medición de la concentración sacarosa en bebidas comerciales mediante técnicas ópticas no invasivas

Es bien sabido que un isómero óptico, es aquel que tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz polarizada, hacia la derecha o hacia la izquierda. Un material capaz de girar el plano de polarización, es el azúcar. El objetivo del presente trabajo, es medir el efecto polarizarte del azúcar y otros componentes ópticamente activos presentes en las bebidas comerciales, en donde, la cantidad de rotación depende de la concentración de azúcar y del espesor de la muestra, a través de la cual viaja la luz. Se construye un dispositivo con una longitud estándar de la muestra y conociendo la constante de rotación del azúcar, puede determinarse la concentración del líquido azucarado. Los resultados obtenidos experimentalmente se comparan con las tablas energéticas y nutrimentales del producto de prueba. Se muestra la teoría y resultados experimentales.

Second harmonic generation response from gold metallic nanoprism arrays under focused illumination

In this work we report a study of the second harmonic generation (SHG) of light in hexagonal arrays of gold nanoprisms as a function of the polarization orientation of light, using femtosecond pulses. The gold nanoprism arrays were manufactured using the nanosphere lithography technique. SHG experiments were conducted in a transmission mode using a focused beam to excite the sample at normal incidence. The fundamental light was generated by a Ti:Sapphire oscillator (Coherent Mira 900), producing ultrashort 90 fs linearly polarized pulses at a 76 MHz repetition rate. The pulses were centered at 810 nm, with a spectral width of 17 nm. A study of the SHG was conducted measuring the spectrum of the SHG light, its dependence with input polarization angle, and with input power. The SHG signal obtained shows a dependence with input polarization that has hexagonal symmetry, attributed to the strengthening of the local field by the nano-antenna effect obtained for polarizations coinciding with the symmetry axes of the array. Numerical simulations of the SHG process show the relationship between the geometry of the sample and the dependence of the SHG signal with polarization, that agree well with the experiments, corroborating the role of the field enhancement at certain these angles, on the observed signal dependence. These studies have allowed us to establish a correspondence between macroscopic measurements with the nanostructure of the material. Given that one of the applications that the second harmonic generation has, is the relationship that exists between this signal and the structure of the material to be studied.

Estudio numérico de efectos no lineales presentes en la propagación de un pulso ultracorto en una fibra óptica

En el formalismo de la óptica no lineal en fibra óptica, múltiples fenomenologías son descritas a partir del modelo de propagación de un pulso basado en la ecuación de Schrödinger no lineal ($NLSE$). Entre ellas está la contribución de la respuesta no lineal de la fibra monomodal ($SMF$) de sílice ($SiO_2$) representada como un medio centrosimétrico. En particular, en la propagación de un pulso ultracorto ($fs$) la respuesta no lineal de la fibra introduce una contribución instantánea debido al efecto Kerr y una contribución retardada debido al efecto Raman. Adicionalmente, la respuesta no lineal de las componentes en polarización, orientadas en los ejes principales de la fibra, puede inducir una contribución de birrefringencia no lineal generando un efecto de rotación de polarización no lineal ($NPR$). En el presente trabajo se analiza numéricamente la contribución simultanea de la $NPR$ y el efecto Raman en la propagación de un pulso ultracorto ($fs$) modelado por la $NLSE$ acoplada en la base de polarización circular. Dicho análisis consiste en un mapeo en 3D del perfil temporal y espectral del pulso, el estudio de la evolución del estado de polarización y la representación de espectrogramas acorde a la técnica de muestreo óptico con resolución en frecuencia (FROG). El análisis numérico presentado permitirá estudiar la contribución de los efectos en polarización en la propagación de pulso. Los avances de este trabajo permitirán validar el rol que tienen los efectos no lineales estudiados en diversas aplicaciones experimentales.

Patrones de luz polarizada de árboles de aguacate afectados por escarabajos ambrosiales

En este trabajo estudiamos la interacción de escarabajos ambrosiales con patrones de luz polarizada reflejada por árboles de aguacate sanos, secos y estresados. Con base en nuestros resultados tratamos de identificar árboles atacados por los escarabajos para prevenir que otros árboles vecinos resulten atacados.

Láser multilínea de fibra óptica dopada con Tulio basado en una cavidad Fabry-Pérot

El presente trabajo demuestra experimentalmente la generación de múltiples emisiones en longitud de onda a partir de un láser de fibra óptica dopada con tulio mediante la implementación de un filtro Fabry-Perot de cavidades múltiples. El filtro, con una composición que se basa en varias interfaces de sílice-aire y aire-sílice, proporciona una respuesta de reflexión espectral que permite que el láser funcione en emisiones de longitud de onda única, doble o triple a través del ajuste adecuado en el estado de polarización. De esta manera, el láser de fibra es capaz de operar en un amplio rango de longitudes de onda que se extienden desde 1844 hasta 1928 nm. Además, la generación de una operación dual en longitud de onda también es factible en las regiones de 1844 y 1928 nm, exhibiendo un espaciado espectral máximo y mínimo de 4.41 nm y 1.62 nm, respectivamente. Además de esto, el láser puede cambiar a un régimen de operación de longitud de onda séxtuple en la región de 1885 nm, manteniendo un espacio mínimo en longitud de onda de 1.53 nm. El láser demuestra una alta estabilidad en longitud de onda, con variaciones por debajo de 60 pm en todas las longitudes de onda analizadas, y una fluctuación mínima de potencia máxima de ±2.77 dB.

Diseño y desarrollo de un láser con fibra óptica para generar pulsos ultracortos

En este trabajo se describe el desarrollo de un láser con fibra óptica para generar pulsos ultra-cortos basado en la técnica de amarre de modos pasivos utilizando un interferómetro de Sagnac de fibra óptica como absorbedor saturable con un material termo-crómico dentro del lazo de fibra óptica. El láser se construye con un acoplador simétrico 50/50, un diodo láser de longitud de onda de 980 nm como fuente de bombeo, fibra dopada con erbio que funciona para amplificar la señal de bombeo, generando una señal a 1550 nm, controladores de polarización, se utiliza también un Multiplexor de División de Onda (Wavelength Division Multiplexing, WDM) que permite acoplar las dos señales tanto la de bombeo como la generada por la fibra dopada con erbio, de la misma manera se utiliza un acoplador asimétrico 90/10 para monitorear la salida de señal. Finalmente, en el lazo de fibra del interferómetro se incluyó un compuesto químico clasificado como termo-crómico (2,4,5-triphenylimidazole), comúnmente llamado lofina, con un punto de absorción variable a los cambios de temperatura.

Análisis de la generación de plasmones de superficie localizados en nanopartículas metálicas elipsoidales

Los plasmones de superficie localizados surgen con el acoplamiento de la oscilación coherente de los electrones libres en una nanopartícula metálica, inmersa en un medio dieléctrico, con el campo eléctrico externo oscilante de una onda de luz. La generación de dichos plasmones depende de la forma, tamaño y composición química de las nanopartículas, así como de la longitud de onda y el estado de polarización del campo óptico incidente. El entendimiento y aplicación de los plasmones de superficie localizados son de actualidad importancia en campos como el de sensado óptico, plasmónica, óptica no lineal, etc. En este trabajo se realiza un estudio teórico de la generación de plasmones localizados de superficie en nanopartículas de oro y plata inmersas en algunos de los dieléctricos más comunes. El análisis se lleva a cabo en el marco de la aproximación cuasi-estática considerando nanopartículas metálicas con geometría elipsoidal, inmersas en un medio dieléctrico, iluminadas con un láser linealmente polarizado cuya longitud de onda es mucho mayor que los semi-ejes de las nanopartículas. Se desarrolla el campo eléctrico dentro y fuera de las nanopartículas, en una vecindad de la interfaz metal-dieléctrico, producido por el acoplamiento del campo eléctrico externo y de la oscilación de los electrones libres en el metal, con la finalidad de obtener las polarizabilidades a lo largo de los ejes principales. La función dieléctrica del metal se describe mediante el modelo de Drude y se hace uso de algunos resultados experimentales previamente reportados en la literatura. Se muestra la relación fundamental que hay entre la longitud de onda de la luz de excitación y la generación de plasmones localizados de superficie.

Caracterización de muestras de pavimento flexible mediante la técnica de impacto acústico y la entropía de Shannon

Los pavimentos componen las vías terrestres, por las cuales se desplazan los vehículos continuamente. Los pavimentos se clasifican en: pavimentos flexibles, rígidos y semirigidos. Entendiendo como pavimento las capas de diversos materiales que se colocan después de las terracerías, estas pueden ser granulares o estabilizadas. Un pavimento debe ser diseñado de tal manera que las cargas impuestas por el tránsito no generen deformaciones permanentes excesivas. En el caso de los pavimentos flexibles estas deformaciones se producen en cada una de las capas. La evaluación estructural de un pavimento consiste, en la determinación de la capacidad portante del sistema pavimento-subrasante en una estructura existente, en cualquier momento de su vida de servicio, sirviendo para establecer y cuantificar las necesidades de rehabilitación, cuando el pavimento se acerca al fin de su vida útil. Las necesidades de evaluar estructuralmente los pavimentos de una red aumentan a medida que se completa el diseño y la construcción de una red vial y consecuentemente aumenta la necesidad de su preservación y rehabilitación. En el campo de la Ingeniería Civil se emplean técnicas destructivas y no destructivas para caracterizar las propiedades mecánicas de los materiales. El uso de máquinas para aplicar esfuerzos sobre materiales específicos hasta sus límites de ruptura es un ejemplo típico de técnica destructiva. Por otra parte, el empleo de ondas acústicas de baja y alta frecuencia figura entre los métodos no invasivos utilizados con frecuencia en el campo de la Ingeniería Civil. La técnica del impacto acústico (IA) es un método no invasivo que se puede utilizar para cuantificar la rigidez de un material, que se emplea ampliamente en la industria frutícola. En la técnica de IA el objeto bajo estudio es impactado por un objeto sólido pequeño, aunque también se puede usar un martillo de impacto. El impacto sobre el objeto produce vibraciones en el rango audible que son captadas por sensores de sonido colocados cerca de la superficie del objeto. En este trabajo exploramos la aplicación de la técnica de IA en bloques de pavimento flexible para analizar las señales acústicas detectadas por dos sensores de sonido, uno colocado en la dirección del impacto y otro a 90 grados con respecto a esta dirección. Se consideran los casos en que el bloque de pavimento flexible descansa libremente sobre una superficie horizontal y cuando es sometido a una presión. Se obtienen los espectros de Fourier y se cuantifica un parámetro de entropía, basado en la llamada entropía de Shannon, en el espacio fase definido por las señales acústicas detectadas por los dos sensores. Los resultados experimentales muestran que cuando el bloque de pavimento flexible es sometido a presión su espectro de Fourier muestra frecuencias bajas que no aparecen en el caso en que el bloque no sea sometido a presión y también se observa un incremento en la entropía de Shannon.

Diseño de un sistema óptico impreso en 3D para detectar fluorescencia

En este trabajo se propone un sistema óptico para la implementación de un microscopio fluorescente. Se propone una mecánica austera para el montaje de los sistemas ópticos que componen dicho aparato. Se propone un sistema mecánico para la introducción de las muestras de análisis mediante un muestreo óptico.

Modelado del comportamiento de una fibra óptica dentro de un composite para la detección de presión

Se presenta el comportamiento de una fibra óptica mediante una simulación por Monte Carlo, usando la apertura numérica. Se analiza los rayos de luz entrantes a la fibra óptica mediante un ángulo máximo, que será el de aceptación; y se relaciona con el desarrollo de un sistema formado con fibra óptica en barras de fibra reforzada con fibra de vidrio para determinar el comportamiento mecánico de los elementos de hormigón.

Diseño de un sistema óptico para medir la fuerza de arrastre de partículas de lodo

En este trabajo se propone un análisis para estudiar la fuerza de arrastre mediante un sistema óptico que determina la velocidad de sedimentación del lodo, cuyo parámetro es de importancia para el diseño de sistemas sedimentadores de plantas de tratamiento de aguas residuales.

Abducción de partículas activas artificiales con luz

La materia activa es capaz de usar la energía de su entorno para exhibir un movimiento dirigido. En la naturaleza se presentan a la macroescala como las parvadas, los cardúmenes, las colonias de hormigas, etc., donde los individuos actúan de manera conjunta para hacer más eficiente su desplazamiento, reaccionar ante sus depredadores y en general preservar su existencia. A la microescala existen procesos biológicos como la migración de células que se manifiesta con fenómenos importantes para la vida como son la embriogénesis, la cicatrización de las heridas, etc. Actualmente se diseñan elementos a la micro- y nano- escala con propiedades similares que son propulsados por diferentes procesos físicos y químicos, que se espera que en un futuro compongan estructuras más grandes útiles en un sin fin de aplicaciones. En este trabajo se presenta el estudio del comportamiento de un tipo de partículas activas llamadas de Janus propulsadas por un haz de luz láser extendido. Las partículas de Janus (PJ) son micro esferas con la propiedad particular de que sus hemisferios son de diferente material. Para este experimento se sintetizaron PJ a partir de esferas de sílice de $3\mu$m de diámetro parcialmente recubiertas con una película de oro de 5nm. Las PJ son suspendidas en agua e irradiadas con un haz láser extendido con longitud de onda de 532nm. La cara de oro de las PJ absorbe parte de la energía con la que es irradiada generando un gradiente de temperatura entre la cara metálica y el fluido que la rodea, provocando un rompimiento en la simetría de las fuerzas, y con esto un nado activo persistente browniano. Una peculiaridad del experimento es que la muestra que contiene la solución de PJ es irradiada desde arriba, es decir, la dirección de propagación del haz es paralela a la dirección de la gravedad. Esto permite una competencia de las fuerzas que intervienen: termoforética, de gravedad y óptica, principalmente, que bajo ciertas condiciones hace que la partícula se mueva en dirección opuesta a la dirección de propagación del haz. Para intensidades de iluminación relativamente altas la fuerza termoforética supera en magnitud a las fuerzas que apuntan en dirección opuesta como son el peso de la partícula y la fuerza de esparcimiento. Esto causa que la partícula tenga un desplazamiento hacia arriba sobre el eje del haz láser, fenómeno al que nos hemos referido como abducción.

Propiedades ópticas de fluorescencia en alacranes y la posible correlación con su ecología

Los alacranes tienen una amplia gama de distribución geográfica y viven en casi todos los hábitats, desde desiertos hasta selvas tropicales. Muchos de ellos viven debajo de la superficie, algunos son excavadores superficiales y otros viven debajo de piedras, corteza y hojarasca. Cuando un alacrán se expone a la radiación UV (320-400 nm), su exoesqueleto emite una fluorescencia de color azul-verdoso (420-650 nm). Este fenómeno se informó por primera vez en 1954 [1], siendo característico de la mayoría de los alacranes con pocas excepciones. En la actualidad, la funcionalidad biológica, si la hay, de esta intrigante fluorescencia observada en el exoesqueleto de los alacranes es desconocida y representa un desafío para los ecofisiólogos. Se han planteado teorías sobre las posibles razones de la fluorescencia en los alacranes. Por ejemplo, se cree que la fluorescencia actúa como una señal para evitar la luz UV [2]. También se ha informado la posibilidad de que la visión de los escorpiones sea dicromática con un pico de sensibilidad que coincida con la fluorescencia generada por la luz UV [3]. Por otro lado, se ha sugerido que los elementos fotosensibles en la cutícula de los alacranes pueden funcionar como colectores de fotones. Los elementos fotosensibles podrían ayudar a los alacranes a encontrar refugio, ya que bloquear cualquier parte de la cutícula disminuye la acumulación de fotones. Del mismo modo, se ha encontrado que la luz UV puede inhibir la locomoción normal del alacrán. La β-carbolina [4] y la 4-metil-7-hidroxicumarina [5] se identifican como los fluoróforos desde los que se emite la fluorescencia en los alacranes. En la actualidad, los estudios disponibles sobre la caracterización óptica del exoesqueleto en diferentes especies de alacranes son bastante limitados. Tal caracterización podría proporcionar información en el campo de la biología, por ejemplo, para encontrar correlaciones específicas entre la reflectancia, el color, la fluorescencia y otras propiedades ópticas exhibidas por el exoesqueleto de los alacranes y los aspectos característicos de su hábitat y su funcionalidad biológica. En este trabajo, se realizó la caracterización óptica del exoesqueleto de 24 especies de alacranes vivos, con técnicas no invasivas. Los parámetros de intensidad de fluorescencia por unidad de área, los espectros de fluorescencia y de reflectancia se midieron para cada especie. Luego, intentamos correlacionar la ecología funcional de estas especies con las características ópticas mencionadas.

Interferometría de corrimiento de fase generalizado de un disparo

Se presenta un método capaz de medir en tiempo real distribuciones de fase variantes en el tiempo. Este se basa en realizar interferometría de corrimiento de fase en un interferómetro de trayectoria común de doble apertura utilizando modulación de polarización. El campo de referencia y prueba tienen polarización lineal y circular a derechas respectivamente mientras que en la salida del interferómetro se han colocado dos polarizadores a un cierto ángulo de manera que cado uno de ellos afecte a dos intensidades además de que estos introducen los pasos de fase. Se capturan cuatro intensidades en un solo disparo, siendo dos de ellas interferogramas mientras que las dos restantes son las amplitudes del campo de referencia y prueba respectivamente. En el modelo teórico se muestra que es posible obtener dos interferogramas normalizados y con ellos obtener una expresión para recuperar la fase de una manera simple. Esta propuesta se verifica experimentalmente observando una gota de agua en un portaobjetos.

Incremento de la luminiscencia de un OLED empleando nanopartículas bimetálicas de oro y plata

Durante muchos años, las nanopartículas metálicas han atraído el interés de los investigadores debido a la capacidad de ajuste de sus propiedades ópticas y químicas, lo que les permite aplicarse en diferentes áreas, incluida la construcción de dispositivos optoelectrónicos como OLED. En el presente trabajo informamos la síntesis de nanopartículas bimetálicas Au-Ag mediante una metodología de dos pasos: primero se sintetizaron los núcleos de oro mediante el método de reducción térmica asistida por citrato y luego se redujeron diferentes cantidades de iones de plata con ácido ascórbico. Las nanopartículas se lavaron con agua desionizada y se volvieron a dispersar en PEDOT:PSS. La arquitectura OLED fue Vidrio|ITO|NP-PEDOT:PSS|GLP|PFN|Field’sMetal (GLP significa polímero luminiscente verde) y las capas se depositaron mediante la técnica de spin-coating. Los resultados muestran que las nanopartículas bimetálicas reducen el voltaje de encendido del OLED y duplican la eficiencia de luminancia ($lm W^{-1}$).

Study of structural and optical properties of the thermochromic silver and copper tetraiodomercurates ( Ag2, Cu2) HgI4 ceramics

Powders of silver (Ag2HgI4) and copper (Cu2HgI4) tetraiodomercurates, were synthesized by a simple co-precipitation method. Their phase transition behavior was investigated by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), and diffuse reflectance to determine its reversibility and stability during heating-cooling cycles. Calorimetry showed a sharp transition at 51°C when heating and at 40°C when cooling for Ag2HgI4 sample. For Cu2HgI4 sample in the first cycle, one peak was observed when heating at 69.6°C and 49.7°C when cooling. However, in this sample the first peak splits into two peaks when heating in the second and third cycles (67.5°C and 57.8°C), indicating a probable loss of crystallinity. XRD and diffuse reflectance showed that the transition starts almost since the beginning of the heating process and is more evident around 40°C for Ag2HgI4 and around 60°C for Cu2HgI4. The energy bandgap indicates that Ag2HgI4 and Cu2HgI4 behaves differently during the transition. Copper tetraiodomercurate follows almost the same path for heating than for cooling. Its reversible thermochromic and superionic properties are promising for several applications and open the possibilities of using them as inclusions in smart composite systems.

Transformada de Fourier en coordenadas polares aplicada a funciones asimétricas

En algunas aplicaciones de óptica difractiva, se hace uso de la transformada de Fourier en coordenadas polares, por ello, en este trabajo se presenta un estudio teórico de la transformada de Fourier en coordenadas polares de algunas funciones conocidas y se comparan con análogos en coordenadas cartesianas. En forma general, la transformada de Fourier se presenta para funciones radialmente simétricas y para funciones sin simetría radial a través de un desarrollo en series de Fourier en coordenadas polares. Al igual que en coordenadas cartesianas, se presenta la transformada de Fourier de una función desplazada, un producto de funciones y una convolución, para los diferentes casos de simetría.

Intense red emission $Eu^{3+}$ doped glass-ceramics: New materials for lighting applications

In recent years, a major impetus has been given to the development of materials for current lighting, especially those doped with rare earths. Among them, the $Eu^{3+}$ shows great potential, due to the advantages it presents when combined with other phosphors, as well as its characteristic excitation bands. Therefore, this work focuses on ceramic and glass-ceramic materials doped with $Eu^{3+}$ . In order to evaluate its applicability in lighting, a detailed analysis was carried out based on its emission and excitation, as well as on its structural characteristics analyzed by X-ray diffraction and SEM. The results show a great advantage compared to current and commercial materials such as $CASN$: $Eu^{2+}$ . Among them, the lower spectral width emission, lower light reabsorption and a shorter manufacturing time allow showing the potentiality as light converting phosphors for solid-state lighting.

Medición de la MTF para una lente

La Función de Transferencia de Modulación (MTF) es un parámetro muy importante para medir la respuesta que tiene cualquier sistema óptico a diferentes señales con diferente frecuencias. En este trabajo se presenta la medición de la MTF para una lente usando una tarjeta de resolución USAF como función del diámetro de la pupila de salida de una lente de 5 cm de diámetro. Se comparan los resultados obtenidos para lentes simples y algunos dobletes acromáticos. Se presentan los resultados experimentales obtenidos.

Síntesis de derivadas y derivadas fraccionarias en un procesador óptico de Fourier utilizando una pantalla de cristal líquido

El trabajo muestra la manera de generar derivadas y derivadas fraccionarias de una función de fase, implementando un procesador óptico de Fourier 4f con un modulador espacial de luz. El arreglo óptico 4f consiste en un interferómetro de trayectoria común de doble ventana. En cada ventana un patrón de franjas es desplegado con patrones de franjas tipo cosenoidal, modulados con la función de fase a ser procesada. En el plano de Fourier se coloca una rejilla de Ronchi, logrando replicar las ventanas a la salida del sistema. La rejilla se gira alrededor de un vector perpendicular al eje óptico permitiendo que las ventanas replicadas a la salida del sistema se desplacen lateralmente consiguiendo observar franjas de interferencia con desplazamiento lateral. En este trabajo se muestra como obtener derivadas de orden entero o fraccional de la fase codificada en el plano objeto.

Medición de velocidad de una partícula atrapada en una pinza óptica y sometida a un flujo transitorio

En este trabajo se presenta una metodología experimental para medir la dinámica de una partícula atrapada en un sistema de pinzas ópticas cuando el flujo se lleva repentinamente del reposo a una velocidad uniforme. La fuerza de arrastre sobre la partícula cuando el flujo es uniforme se determinó a partir de la ley de Stokes, mientras que la variación de la fuerza de arrastre durante el proceso de desarrollo del flujo se determinó a partir de la posición de la partícula y la ecuación de Langevin. Finalmente, se obtuvo el tiempo que tardó el fluido en alcanzar una velocidad constante, explorando diferentes viscosidades y velocidades de flujo.

Diseño, construcción y caracterización de una mesa óptica para aplicaciones generales

Las mesas ópticas o mesas antivibraciones son dispositivos en forma de plataforma ampliamente utilizados en laboratorios de física, tienen el objetivo de aislar experimentos o equipos de medición de las vibraciones mecánicas externas que los afectan negativamente en los experimentos o en las mediciones. El presente trabajo reporta el diseño, construcción y procedimientos de la caracterización física de una mesa óptica para un laboratorio de física (o para otras aplicaciones generales). El diseño se realizó con en SolidWorks® (que usa técnicas numéricas de análisis de elemento finito) el cual consiste en una estructura de acero tubular cuadrado como estructura principal, un sistema primario antivibraciones basado en resortes poliméricos pasivos, y un sistema secundario antivibraciones pasivo de alta inercia basado en una placa de granito, cemento y acero. La mesa es nivelable, con dimensiones de alto, lago y fondo de 80 cm x 80 cm x 60 cm respectivamente y una masa de 140 kg aproximadamente con bajo costo comparado con las existentes en el mercado. La manufactura de la mesa se realizó en materiales y acabados acordes a los estándares requeridos en un laboratorio de física, los procesos son detallados brevemente tal que puedan ser reproducibles. Finalmente se procedió a la caracterización física de la mesa mediante un acelerómetro y mediante un interferómetro, cuantificando las transmisiones de vibraciones mediante un análisis de Fourier y mediante el cambio de patrón de interferencia. La propuesta mostró parámetros equivalentes a las existentes en el mercado (y que son sumamente costosas), en algunas cuestiones es incluso superior y de bajo costo, por lo que se podría replicar fácilmente en diversos experimentos de física. Esta innovación esta en proceso de registro para buscar su comercialización posteriormente.

Identificación de personas por medio de datos de voz

Hoy en día existen una gran variedad de aplicaciones para celulares dedicadas a la identificación de archivos de audio, las cuales se basan en la obtención del espectro de frecuencias característico de cada uno de ellos. La identificación se realiza por medio de la transformada de Fourier de las pistas de audio, haciendo uso de los datos de la amplitud, la frecuencia y el tiempo de la señal. En este trabajo se presenta un algoritmo creado en Matlab que permite la identificación de personas por medio de datos de voz. Para este propósito primero se crea una base de datos que contiene archivos de audio con las voces de n personas dentro de las cuales se encuentra la persona a identificar. Posteriormente se crea un nuevo archivo de audio con la voz de la persona a identificar y se obtiene su espectro; comparando los espectros de la base de datos con el espectro de voz que se desea identificar se puede determinar la identidad de la persona.

Medición de espesores de objetos de fase por medio de perfilometría por transformada de Fourier

La metrología o digitalización de superficies en 3D es ampliamente usada en la industria para un sin fín de aplicaciones, ésta se realiza generalmente mediante perfilometría por transformada de Fourier, que consiste en analizar la deformación de un patrón de franjas proyectado sobre la superficie de un objeto con relieve. La imagen deformada es capturada por una cámara y posteriormente se procesa computacionalmente obteniendo la transformada de Fourier y aplicando un algoritmo de desenvolvimiento de fase. En este trabajo presentamos una técnica para medir espesores de objetos transparentes o puramente de fase, (como puede ser un vidrio, una capa de pegamento?.) mediante la proyección de franjas generada por el efecto Talbot, el objeto analizado se coloca en el plano de autoimagen, por lo que el campo óptico al atravesar el objeto experimenta una diferencia de fase por cambios en el camino óptico y produce una deformación del patrón de franjas, esta deformación es analizada utilizando la perfilometría por transformada de Fourier dando como resultado el espesor del objeto analizado.

Análisis de la fotofisica en el óxido de grafeno

El estudio de semiconductores orgánicos se potencializa con los trabajos de Shirikawa, Heeger y MacDiarmid quienes obtendrían el premio nobel en el año 2000 “por el descubrimiento y desarrollo de los polímeros conductores”, e iniciarían un nuevo campo de investigación interdisciplinario denominado electrónica molecular que conjuntaría el conocimiento químico, físico y de ingeniería de materiales, simultáneamente. Este nuevo campo continua en pleno ascenso con nuevos materiales bajo sistemas de tipo π-conjugado con potenciales aplicaciones como materiales láser y bio-fotónicos para la generación de bioimagenes, diagnóstico y terapia de enfermedades. Considerando la gama de materiales orgánicos semiconductores encontramos a los fulerenos, conformados por una serie de átomos de carbono situados en una superficie esférica en la que cada carbono se une a su vecino mediante orbitales híbridos del tipo sp2, quienes han sido ampliamente utilizados en la capa activa de celdas solares debido a la excelente conducción de electrones a través de sus orbitales LUMO, generalmente con bajos niveles de energía, facilitando la generación de carga y una movilidad de aproximadamente 0.5 cm2/Vs. Recientemente la incorporación de óxido de grafeno y óxido de grafeno reducido han sido factor importante para mejorar las eficiencias en celdas solares de nueva generación. Por su parte, el grafeno consiste en una sola capa de átomos de carbono formando un teselado hexagonal plano. Esta estructura presenta gran aromaticidad y permite una excelente deslocalización de los electrones a lo largo de toda la capa. Es precisamente esta aromaticidad la que confiere al grafeno excelentes propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas. El presente proyecto de investigación tiene como finalidad analizar la dinámica de especies excitadas en diferentes materiales semiconductores orgánicos, así como en el óxido de grafeno y el óxido de grafeno reducido en vías de comprender sus procesos fotofísicos de forma tal que sea posible diseñar, modificar y adaptarlos a cualquier aplicación potencializando sus características a través de la electrónica molecular. Para llevar a cabo el estudio de la dinámica de especies excitadas, la espectroscopia resuelta en tiempo en el régimen de femtosegundos mediante la técnica de la absorción transitoria permite una caracterización integral de algunos aspectos de fotogeneración, transporte y recombinación que proporcionan una pauta para la optimización de los dispositivos en los que se implementan.

Sistema optomecatrónico de detección de anomalías relacionadas con la retinopatía diabética usando redes neuronales

Se presenta un prototipo de sistema óptico capaz de detectar y/o diagnosticar posibles afectaciones diabéticas en el ojo humano mediante un sistema de visión artificial y la implementación de algoritmos de inteligencia artificial (Deep learning) en combinación con el análisis de la dinámica pupilar y su respuesta ante estímulos de iluminación LED. Al realizar la estimulación visual, se observó que la estimulación más apropiada para obtener las respuestas pupilares a los estímulos cromáticos debido a las diferentes longitudes de onda incluidas en el espectro visible (400 nm– 650 nm) es donde se da un espacio para la redilatación pupilar de 20 segundos. Según los resultados obtenidos, esta metodología podría utilizarse en la exploración de la percepción visual a los colores e implementar un sistema de adquisición y diagnóstico, asistido por una computadora capaz de detectar y diagnosticar automáticamente la diabetes sin retinopatía (retina sana) y las primeras etapas de la retinopatía diabética no proliferativa a partir del análisis de criterios clínicos de una imagen de fondo de ojo obtenida por un sistema de adquisición de imágenes, todo esto utilizando una red neuronal convolucional. Este trabajo en general es muy importante, debido a que la detección temprana es muy importante para un paciente con retinopatía diabética.

Diseño y manufactura de sistema optomecatrónico para detección de anomalías visuales relacionadas con la retinopatía diabética usando redes neuronales

En el presente trabajo se muestra el prototipo diseñado para un sistema optomecatrónico de estimulación visual y captura de imágenes de fondo de ojo para su posterior análisis por medio de redes neuronales para su clasificación y comparación con parámetros médicos y contribuir así en una detección temprana de pacientes con posibles padecimientos de retinopatía diabética. Según los resultados obtenidos, esta metodología podría utilizarse en la exploración de la percepción visual a los colores e implementar un sistema de adquisición y diagnóstico, asistido por una computadora capaz de detectar y diagnosticar automáticamente la diabetes sin retinopatía (retina sana) y las primeras etapas de la retinopatía diabética no proliferativa a partir del análisis de criterios clínicos de una imagen de fondo de ojo obtenida por un sistema de adquisición de imágenes, todo esto utilizando una red neuronal convolucional.

Confirmación de la biaxialidad para una mezcla de cristales líquidos nemáticos en presencia de colorantes

En este trabajo se presenta el resultado de la realización de pruebas electro-ópticas con el propósito de estudiar la birrefringencia de diversos cristales líquidos dopados con distintos colorantes, entre ellos Rodamina, 4-DICIANOMETILENO2-METIL-6-4-DIMETILAMINOESTIRIL-4H-PIRANO (DCM) en comparación con la base 4’-(PENTILOXI)-4-BIFENIL-CARBONITRILO (5OCB) y 4’-PENTIL-4-4-BIFENILCARBONITRILO (5CB). Para ello se utilizó el compensador de Babinet-Soleil entre polarizadores cruzados, el cual nos indica la respuesta óptica del cristal al momento de aplicar campo eléctrico variando el voltaje, para validar en el rango en el cual se presenta la mejor respuesta, y de esa manera poder confirmar la biaxialidad de los distintos cristales líquidos.

Análisis de la cinética de crecimiento de nanoestrellas mediante tomografía de coherencia óptica

En la última década las nanopartículas han sido usadas en un sinfín de aplicaciones debido a sus importantes características, las cuales se deben precisamente a su tamaño nanométrico, siendo posible modificarlas variando diferentes parámetros como su morfología, composición o tamaño. Para desarrollar mejores nanopartículas es importante conocer su cinética de crecimiento, sin embargo esta labor no es sencilla pues requiere de costosos equipos. Entre las metodologías empleadas se encuentran las microscópicas, como el uso de TEM o SEM, o las espectroscópicas o de esparcimiento como la espectroscopia UV-Vis o el esparcimiento dinámico de luz. En el caso de las técnicas microscópicas su limitante es el alto costo de los equipos así como la preparación de las muestras. Por otro lado las técnicas espectroscópicas requieren una concentración mínima para poder detectar cambios de fase en el crecimiento. La tomografía de coherencia óptica es una técnica que permite obtener imágenes tomográficas de muestras que presentan alto esparcimiento como lo son los tejidos biológicos, su mayor impacto ha sido en el área biomédica, principalmente en oftalmología; sin embargo, debido a que esta técnica permite detectar muestras que presentan esparcimiento es posible detectar y monitorear cierto tipo de nanopartículas. En este trabajo se presenta el análisis de la cinética de crecimiento de nanopartículas con morfología de estrella en solución coloidal mediante las técnicas de tomografía de coherencia óptica y espectroscopia UV-Vis. Los resultados muestran una concordancia en las gráficas de la cinética de crecimiento para ambas técnicas, probando que la técnica de tomografía de coherencia óptica es viable para analizar este tipo de fenómeno. Adicionalmente se observó que la técnica de tomografía de coherencia óptica es más sensible a detectar cambios en la cinética de crecimiento de las nanopartículas que la técnica de espectroscopia UV-Vis.

Tomografía de Coherencia Óptica, su historia e impacto en la actualidad

La Tomografía de Coherencia Óptica es una técnica de imagen basada en luz centrada en la región del cercano infrarrojo, se propuso en 1991 como una técnica novedosa que permitió obtener imágenes transversales, con buena resolución y profundidad, de muestras altamente esparsoras, como lo son la cornea y el tejido cardiovascular. La posibilidad que brindó esta técnica de observar la profundidad de la cornea sin contacto y con buena resolución hizo que se pusiera énfasis en desarrollarla para llevarla a su comercialización, logrando el objetivo apenas cinco años después, teniendo el primer sistema comercial en oftalmología en 1996, su aplicación en el área biomédica ha sido tan importante que actualmente existen sistemas comerciales en cardiovasculatura, dermatología y gastroenterología, sin dejar de lado la infinidad de investigaciones en áreas biomédicas tan importantes como neurología, odontología, entre otras. Sus aplicaciones, a pesar de ser principalmente en el área biomédica también se han extendido a otras áreas como el arte, debido a que permite obtener información en profundidad, sin contacto y de forma no destructiva de muestras tan delicadas como pinturas antiguas, de igual forma se ha sugerido su uso en temas de bioseguridad para detección de huellas dactilares a nivel subsuperficial. En la actualidad la técnica sigue en desarrollo y cada vez se generan mejores y más económicos equipos generando un potencial crecimiento económico en los países que desarrollan la tecnología y promoviendo fuertemente su uso comercial a nivel internacional. Las investigaciones básicas en el desarrollo de sistemas, así como en sus aplicaciones siguen creciendo ampliamente lo que lleva a considerar su importancia actual y en un futuro para que esta técnica llegue a ser tan empleada como lo son actualmente los equipos de rayos X. En este trabajo se detalla la historia del desarrollo de la técnica de tomografía de coherencia óptica, sus características y lo que la hace diferente a otras técnicas, sus avances en el desarrollo de sistemas, asi como en sus aplicaciones mostrando el porqué de su importancia en la actualidad.

Simulación numérica de medios con índices de refracción variable usando el formalismo de la óptica geométrica

Las bases teóricas y matemáticas de la óptica geométrica se estudian usualmente considerando medios con índice de refracción constante. Sin embargo, en la mayoría de los medios con índice de refracción variable y el estudio de estos medios se lleva a cabo normalmente con óptica física. No obstante, con la óptica geométrica es posible describir estos medios, por esta razón, en este trabajo se presenta algunas simulaciones numéricas para describir medios con índice de refracción variable usando el formalismo de la óptica geométrica. Para ello se hará uso de la geometría diferencial y el mapeo conformal

Factor de corrección de van der Pauw dependiente de la temperatura

Se presenta la técnica de van der Pauw (VDP) para determinar la resistividad eléctrica en películas delgadas de niobio como función de la temperatura. El modelo convencional de VDP requiere de un factor de corrección f para compensar la no homogeneidad de una película, la cual puede deberse a diferentes factores, por ejemplo, la rugosidad. En este trabajo, se presentan los valores calculados del factor de corrección f a varias temperaturas obtenidos a partir de mediciones precisas de resistencia eléctrica, desde 15 hasta 290 K, en películas delgadas de niobio. Películas delgadas de 100 nm de espesor fueron preparadas mediante la técnica de magnetrón sputtering DC variando la presión de plasma durante el depósito.

Reconstrucción de una superficie asférica mediante el ajuste de mínimos cuadrados utilizando como base los polinomios de Zernike

Para implementar la técnica de deflectometría y así medir la calidad de las superficies ópticas, se utiliza una pantalla para elegir algunos rayos incidentes en la superficie bajo prueba. Posteriormente, se mide la intersección de los rayos después de pasar a través de la superficie, en un plano de detección perpendicular al eje óptico. Con las coordenadas de los puntos en el plano de detección, se determinan los vectores normales en cada punto de la superficie bajo prueba. El proceso es simple si los rayos incidentes se eligen en una configuración llamada nula, es decir, en el plano de detección los puntos medidos se distribuirán en una configuración uniforme. A partir de las imperfecciones de esta geometría, podemos saber si la superficie es la que reporta el fabricante, o podemos evaluar las discrepancias entre ambas. Para reconstruir la superficie desde las posiciones de la intersección de los rayos con el plano de detección, utilizamos una familia de polinomios, para este trabajo utilizamos como base los polinomios de Zernike. Estos polinomios son ortogonales, por lo que se puede modelar un perfil del frente de onda aberrante mediante un ajuste de curva con polinomios de Zernike para obtener un conjunto de coeficientes de ajuste y representar individualmente diferentes tipos de aberraciones, dichos coeficientes son linealmente independientes. Para ajustar polinomios que no sean ortogonales sobre los puntos, como es el caso de la intersección de los rayos. Primero se transforman los polinomios deseados en un nuevo conjunto que sea ortogonal sobre dichos puntos. El proceso de ortogonalización de un conjunto dado de polinomios se conoce como ortogonalización de Gram-Schmidt. Para este trabajo, se considera un frente de onda esférico incidente en la pantalla nula que se coloca en una posición arbitraria entre la fuente y la superficie plana de una lente asférica que se utilizó en el arreglo experimental. Y se presentan los resultados preliminares.

Modos elásticos de una placa Fibonacci con medios externos: Fijo-Libre

Se presentan los modos elásticos de una placa en multicapa en donde el arreglo de las capas sigue una secuencia Fibonacci. La placa tiene una anchura Lj que por supuesto depende del orden j. Los medios externos, que definiremos como de incidencia y transmisión, son seleccionados de tal manera que numéricamente son fácil de simular. Consideraremos las siguientes situaciones: a) fronteras de la placa fijas y b) fronteras de la placa libres. Al hacer combinaciones de ellas podremos estudiar sistemas de fronteras fija-fija, fija-libre, libre-fija y libre-libre. Físicamente una frontera fija indica que el medio externo es de impedancia elástica mucho mayor que aquella de la última capa, la capa con que hace contacto. Por otro lado, una frontera libre está asociada con medios externos de impedancia muy baja; el caso límite es el vacío. En general estas cuatro condiciones nos llevan a resultados distintos. El objetivo es el estudio de la polarización (contribución longitudinal/transversal) de ondas sagitales en MFs usando el método de balance de energía. Para los cálculos utilizamos una multicapa Al/Pb con espesores a / b = 0.04 cm / 0.06 cm . Para un medio externo de impedancia alta usamos al tungsteno, y como medio de impedancia baja al Epoxi.

Películas de SiO2-Au y SiO2-Ag depositadas por evaporación de solvente

En este trabajo se reportan películas un arreglo de esferas de SiO2 con nanopartículas (NPs) de Au o de Ag en los intersticios, depositadas sobre un sustrato de vidrio mediante el método de evaporación de solvente. Las esferas de SiO2 (280 nm de diámetro) fueron sintetizadas por el método de Stöber [1]. Las NPs de Au (91 nm diámetro) y de Ag (96 nm de diámetro) fueron obtenidas mediante el método de crecimiento mediado por semillas [2,3]. La resonancia de plasmones de superficie de las NPs de Au está en 537 nm, mientras que las NPs de Ag tienen dos bandas intensas, una en 421 nm y la otra en 534 nm. Utilizando AFM se determinó el tamaño de las partículas y se observó que las esferas de SiO2 forman un arreglo periódico de corto alcance, además las NPs se encuentran aglomeradas en los intersticios, formando en su mayoría trímeros. A fin de estimar el factor de realce SERS de las películas, se calculó, usando la aproximación de dipolo discreto, el campo eléctrico cercano de arreglos de esferas de SiO2 con nanopartículas metálicas. Estas muestras se utilizarán como sustratos SERS para la detección de glucosa y tiroxina.

Transient absorption spectroscopy of fluorene derivative cross-conjugated polymers

Keywords: Polymers; Spectroscopy. Field: Óptica Abstract Fluorene derivatives are known for their virtues as functional materials in optical applications in optoelectronics and biophotonics [1-3]. In cross-conjugated polymers, the connection between different aromatic blocks, i.e., fluorene moieties, is achieved through homoconjugation. In consequence, this kind of polymers exhibits similar electronic properties than truly conjugated polymers [4]. In spite of cross-conjugated polymers that might comprise a much easier and cost-effective synthesis, their photophysics has not been sufficiently studied. Here we report a study on the dynamics of excited states in a new family of fluorene derivative cross-conjugated polymer (Fig 1). The monomers of these polymers present a D-A-D structure. In PMC300 the acceptor is a benzothiadiazole (BTD) and in POH500 a naphthalene diimide (NDI), while POH496 is a copolymer made of the previous two. From these series of polymers, PMC300 used to demonstrate the implementation of nanostructured labels with quantum yields of fluorescence around 1 and a maximum two-photon absorption cross-section 104 GM. Also, it has been effectively used in PLEDs.[5-6]. Using femtosecond transient absorption spectroscopy (TA), we study the photo-dynamics of these polymers upon S0 S1 excitations. We observe big differences in relaxation dynamics (Fig. 2) for POH500 in comparison to the PMC300 and POH496 due to the NDI core where the excited states absorption (ESA) dominates the relaxation process of the polymer. In contrast in PMC300 stimulated emission (SE) dominates the relaxation process. Finally, POH500 presents a similar relaxation process to PMC300 but the competition between ESA and SE reduces the lifetime of the states around one order of magnitude. From the Transient absorption map, we propose a Jablonsky diagram explaining the relaxation process for each polymer. References [1] Guang SH, Loon-Seng T, Qingdong Z, Paras N. Chem Rev 2008;108:1245e330. [2] Yan Cui, Yongzhen Wu, Xuefeng Lu, Xi Zhang, Gang Zhou, Fohn B. Miapeh, Weihong Zhu, and Zhong-Sheng Wang. Chemistry of Materials 2011 23 (19):10.1021/cm202226j [3] Thomas III SW, Joly GD, Swager TM. Chem Rev 2007;107:1339e86 [4] H.-B. Zhang et al. Polymer 2010: 10.1016/j.polymer.2010.01.027 [5] Romero-Servin, S.; Lozano-Hernández, L.-A.; Maldonado, J.-L.; Carriles, R.; Ramos-Ortíz, G.; Pérez-Gutiérrez, E.; Scherf, U.; Zolotukhin, M.G. Polymer 2016, 8, 43: 10.3390/polym8020043 [6] Aparicio-Ixta L, Ramos-Ortiz G, Pichardo-Molina JL, et al. Nanoscale. 2012;4(24): 10.1039/c2nr31925j

Torsion Sensors Based on an Increased Diameter Core and Lateral-Offset Mach-Zehnder Interferometer with single mode fiber

Torsion sensors are commonly used as an important sensing element in the automotive industry and power system detection . In this present paper, we propose a Mach-Zehnder interferometer (MZI) based on a core-offset technique and its application as a torsion sensor. For the purpose working the MZI, was made with three conventional SMFs segments. The lateral-offset MZI is realized by core misalignment, using manual mode of a commercial fusion splicer (Fitel S175), both segments spliced with a displaced downward of 50 μm. Furthermore, we discussed the deportment of the MZI, as well as some experiments results, and its spectral response characterization are provided.

Determinación del índice de refracción y las propiedades térmicas del aceite de vitis vinífera

Se determina el índice de refracción, la efusividad y difusividad térmicas del aceite de vitis vinífera. Mediante la incidencia de un haz laser en la superficie plana de un refractómetro semicircular se obtiene el índice de refracción y usando la técnica foto piro eléctrica se obtienen las propiedades térmicas mediante la relación entre la efusividad y difusividad térmicas obtenidas de su conductividad térmica y capacidad de calor volumétrico.

Simulación montecarlo para estudio de propagación de luz en aplicación de terapia fotodinámica antimicrobiana sobre andamiajes óseos basados en hidroxiapatita de erizo de mar

Debido a su composición y propiedades, la hidroxiapatita de erizo de mar es un material que tiene potencial de aplicación en andamiajes óseos. Donde una posible desventaja de los procesos post-quirúrgicos, está en la posibilidad de infección por microorganismos. La terapia fotodinámica es una técnica emergente que ha reportado su efectividad en tratamiento antimicrobiano. La técnica funciona mediante un fotosensibilizador introducido en un sistema biológico el cual es incidido con una longitud de onda específica para dicho compuesto, lo cual hará que se liberé oxígeno reactivo que ataca a las especies de interés. En este trabajo se presentan los resultados de una simulación Monte Carlo en la plataforma Monte Carlo eXtreme, consistente en el múltiple muestreo aleatorio para obtener un resultado numérico. Donde se estudió un esquema de tejido biológico adyacente a un cuerpo de hidroxiapatita de erizo de mar para simular el comportamiento del desplazamiento de luz en los distintos medios, aplicables a una terapia de inactivación fotodinámica. Los resultados de este estudio permitirán definir parámetros de irradiación y de instrumentación para etapas de experimentación in-vitro.

Obtención del índice de refracción de bebidas carbonatadas

Mediante la Ley de Snell se determinó el índice de refracción de bebidas carbonatadas con azúcar, edulcorantes y sin nada de azúcar. Las bebidas con azúcar presentaron índices de refracción de mayor valor, las bebidas con edulcorantes mostraron valores intermedios y las bebidas sin nada de azúcar tienen índices de refracción de menor valor. Se concluye que el contenido de azúcar influye directamente en el valor del índice de refracción, aunque en apariencia son muy similares.

Holografía vectorial en trampas ópticas

En este trabajo se describen algunos casos del fenómeno electromagnético de la Holografía vectorial u holografía de polarización como también se le conoce. En su forma más simple consiste de la interferometría de haces con polarizaciones asimétricas, lo cual arroja un campo neto vectorial resultante con polarización distinta a la que portan los haces originales. Este fenómeno ha sido aplicado al campo de la micromanipulación óptica con el objetivo de estudiar la respuesta mecánica de diversos sistemas de partículas, a campos ópticos focalizados con momento angular de spin. Se han observado novedosos efectos dinámicos en la microescala, lo cual permite caracterizar algunas propiedades de las haces, así como la obtención de algunos parámetros ópticos de las partículas bajo estudio como puede ser la birrefringencia.

Estudio de la resolución axial en la tomografía de óptica coherente basada en coherencia inducida considerando un bombeo pulsado

La tomografía de óptica coherente (OCT) es una técnica no invasiva permite obtener imágenes en 3D con alta resolución axial. Esta basada en el principio de interferometría de baja coherencia. Existe un gran interés por desarrollar esquemas de OCT que aprovechen las propiedades cuánticas de la luz para expandir el campo de sus aplicaciones. El esquema de OCT basada en coherencia inducida (ICT) hace uso de dos fuentes de pares de fotones. Comúnmente en estos experimentos utilizan un bombeo continuo o de pulsos de picosegundos de longitud de onda $\lambda_p$ en cristales no lineales para generar los pares de fotones entrelazados de $\lambda_{s_{1,2}}$ y $\lambda_{i_{1,2}}$ por el proceso de conversión paramétrica descendente espontánea (SPDC). Midiendo la función de correlación de primer orden entre los fotones de $\lambda_{s_1}$ y $\lambda_{s_2}$ se puede estudiar las propiedades de la muestra como el grosor $d$ e índice de refracción $n_0$ utilizando fotones sin detectar, es decir fotones de frecuencia $\lambda_{i_1}$. La resolución axial esta limitada por el ancho de banda espectral definido por la longitud de los cristales. En el presente trabajo analizamos los factores fundamentales que definen la resolución axial en ICT pero considerando un bombeo pulsado para generar los pares de fotones. Encontramos que el entrelazamiento cuántico en frecuencia del par de fotones generados por SPDC con bombeo continuo, no es un requisito fundamental para observar OCT basada en coherencia inducida [arXiv:2005.03741]. La función de correlación de primer orden depende del producto de dos funciones $\left |g_{s1,s2}^{(1)}(T_1)\right | = \mathrm{tri}\left(\frac{T_1}{DL}\right) \times \exp\bigg[- \frac{1}{16T_{0}^{2}} \left[\left(1-\frac{2D_{+}}{D}\right)T_1\right]^{2}\bigg]$, donde $\mathrm{tri} $ es la función triángulo, $T_0$ la duración del pulso, $D_{+}=N_p-(N_s+N_i)/2$, $D=N_i-N_s$ ($N_{p,s,i}$ sin el inverso de la velocidad de grupo), $T_1 = \Delta z/c$, $\Delta z$ es la diferencia de camino óptico y $c$ la velocidad de la luz. Como caso de estudio, consideramos un láser de bombeo de $\lambda_p = 660nm$, $T_0 = 100fs$ en cristales de KTP de $L=10mm$ que generan pares de fotones de $\lambda_{s_{1,2}}=795nm$ y $\lambda_{i_{1,2}}=3850nm$ [6]. Considerando una muestra con $d=5\mu m$ y $n_0 = 1.5$. Obtenemos $D=12.2fs/mm$, $D_+=152.5fs/mm$ con $T_0 \approx DL$. El interferograma presenta un efecto interesante que revela que el grosor óptico es de $17 \mu m$ lo cual permite que resolver la muestra. Este desplazamiento queda dado por $\Delta_d = 2\frac{D+2D_+}{D-2D+}n_0d$. Concluimos que la tomografía de óptica coherente basada coherencia inducida puede beneficiarse con súper resoluciones axiales y altas tasas de emisión de fotones combinando un bombeo pulsado con cristales con longitud de milímetros.

Modelación matemática computacional del comportamiento del voltaje crítico a distintos tamaños de gotas de cristal líquido en un PDLC

Un cristal líquido disperso en un polímero (PDLC), es un material fundamental para la creación de Smart Windows. La distribución de gotas de un cristal líquido en un medio no conductor mejora las propiedades dieléctricas del PDLC que como consecuencia permite observar una respuesta electróptica al someterlo a un campo eléctrico, la problemática con estos dispositivos es el alto voltaje empleado para su funcionamiento. Al reducir el tamaño de gotas del LC en PDLC el voltaje necesario para una respuesta electróptica disminuye, en este trabajo de investigación, se redujo el tamaño de gotas de LC y se determinó el voltaje crítico mediante ecuaciones de torque elástico por unidad de volumen y ecuaciones de torques eléctricos ajustados a gotas del tipo elípticas, el tamaño de las gotas es controlado por la concentración de un surfactante.

Diseño de elementos ópticos difrangentes para producir distribuciones arbitrarias de luz a lo largo del eje óptico

Se presenta un método para producir una distribución específica de luz a lo largo del eje óptico a partir de un elemento óptico difrangente (DOE) calculado sin la necesidad de usar algoritmos iterativos. Se muestra que mediante la suma de ondas esféricas generadas por cada punto de la distribución axial esperada, y usando una lente en configuración 2f, un DOE radialmente simétrico puede ser calculado facilmente debido a la existencia de una relación del tipo transformada de Fourier entre el cuadrado de la coordenada radial del DOE y la distribución de luz generada en el eje de simetría. El modelo analítico y una prueba de concepto desde los enfoques numérico y experimental serán presentados.