Sensor de pH de fibra óptica basado en interferencia multimodal

Se propone un sensor de pH atérmico basado en el efecto de interferencia multimodal que se genera en una fibra óptica multimodo. Se emplea una fibra óptica sin revestimiento, lo cual nos permite emplear polímeros sensibles al pH como revestimiento. En particular, se empleó poli clorhidrato de alilamina (PAH - MW 50000), que es un polielectrolito catiónico, y el poli ácido acrílico (PAA – MW 1800), que es un polielectrolito aniónico, como revestimiento cuyo índice de refracción cambia cuando es expuesto a variaciones de pH por el efecto de hinchamiento o contracción, debido a la fuerza iónica de las moléculas que lo componen. El rango de medición del sensor es para valores de pH de 6 a 8 obteniéndose un comportamiento atérmico dentro de un rango de 25°C a 60°C, ideal en aplicaciones de monitoreo de agua potable para consumo humano.

Análisis experimental de un láser de fibra óptica dopada con Tulio con emisión QML-NLP

En este trabajo se presenta el análisis experimental de una cavidad de fibra óptica dopada con Tulio capaz de lograr la emisión de pulsada Q-switched mode-locked (QML) de pulsos de ruido (NLP) basado en el efecto de rotación no lineal de la polarización. La emisión QML se obtiene en un intervalo de potencia de bombeo entre el umbral del láser en onda continua (CW) y el umbral del régimen NLP. Se observaron pulsos QML de mayor energía con una tasa de repetición de 812 kHz con una potencia de bombeo de 520 mW en la longitud de onda óptica de 1881.09 nm. Los pulsos QML presentaron una energía promedio máxima de 460 nJ con una potencia promedio de salida de 6.4 mW, lo que corresponde a una ráfaga de sub-pulsos de NLP de amarre de modos con 8.7 ns de duración de temporal dentro de una envolvente de QML de 11 µs. Estos resultados demuestran el funcionamiento no convencional en el régimen de los NLP y proporcionan información sobre la dinámica de los láseres de fibra óptica de amarre de modos.

Procesamiento y análisis de Interferogramas del Interferómetro Filo de la Navaja

El interferómetro Filo de Navaja (IFN) es un interferómetro de trayectoria común, del cual solo se requiere de una pequeña sección del filo de una navaja para producir el frente de onda de referencia, similar al interferómetro de Difracción por punto (IDP), ha sido una alternativa para realizar pruebas ópticas. A pesar de su fácil implementación, ha traído como consecuencia una serie de dificultades en la implementación este interferómetro, debido a la obstrucción de la navaja solo es posible tener un interferograma parcial, sin embargo, hemos podido solucionarlo mediante la rotación a 90° de la navaja, para obtener el interferograma parcial faltante y así completar el interferograma. Unos de los métodos que hemos estado desarrollando para el mejoramiento en el análisis de los interferogramas, es mediante diferentes técnicas de procesamiento en escala de grises, medición en los perfiles de intensidad y el hilvanado de los interferograma parciales utilizando el programa Matlab. Y finalmente se analizan los interferogramas con el software comercial APEX, permitiendo conocer las aberraciones de la superficie bajo prueba a partir de los datos numéricos del programa.

Interferometría de corrimiento de fase y amplitud: caso síncrono

Se presenta un método capaz de medir directamente las amplitudes de referencia y prueba del campo óptico, y además la fase del objeto. El arreglo experimental se basa en un interferómetro de trayectoria común de doble apertura. Los haces de referencia y prueba tienen polarización lineal y circular a derechas, respectivamente, mientras que a la salida del interferómetro, se coloca un polarizador lineal para obtener interferogramas modulados en amplitud y que a su vez genera los pasos de fase. Para recuperar los parámetros del campo óptico, es decir, la amplitud de referencia, la amplitud de prueba y la fase del objeto, es necesario capturar un mínimo de tres interferogramas cada uno con un cierto corrimiento de fase que es dado por la posición angular de polarizador ubicado en la salida, sin embargo, es posible recuperar estos parámetros con M interferogramas. Se muestra una descripción detallada del modelo matemático para M pasos y se presentan resultados experimentales para los casos de 3, 4 y 5 pasos, respectivamente.

Confinamiento de luz con metamateriales hiperbólicos para recolección de energía

La necesidad de reducir el consumo de combustibles fósiles conduce a una búsqueda global de maneras más eficientes de explotar las fuentes de energía renovables. Así, en el área de la óptica se han realizado diversas investigaciones dedicadas al estudio de concentración y aumento de la densidad local de energía electromagnética empleando materiales avanzados. Tal es el caso del estudio de la interacción de la luz con metamateriales hiperbólicos. Los metamateriales hiperbólicos son materiales anisótropos estructurados, en los cuales una de las componentes principales del tensor de permitividad (o permeabilidad) tiene un signo que es contrario a las otras dos componentes principales, resultando en una relación de dispersión que es caracterizada por una superficie hiperbólica en el k-espacio. Debido a esta anisotropía extrema, el índice de refracción efectivo en estos metamateriales puede ser un orden de magnitud mayor que el de materiales isótropos transparentes, permitiendo un confinamiento extremo y focalización de la luz. En esta contribución presentamos el estudio numérico de la relación de dispersión de diferentes metamateriales hiperbólicos que consisten en películas multicapas alternando entre materiales conductores y no conductores. Mediante simulaciones 3D, estudiamos diferentes condiciones de iluminación para excitar los modos soportados por los metamateriales y analizamos el confinamiento de las ondas electromagnéticas. Este análisis contribuye al desarrollo de nuevos sistemas para recolección de energía para aplicaciones en tecnologías para ciudades sustentables.

Caracterización de la birrefringencia de una fibra de cristal fotónico de núcleo sólido que presenta torsión residual

Una fibra óptica ideal es un medio uniforme perfectamente cilíndrico y libre de estrés mecánico. En ese caso, la luz guiada, con una longitud de onda monocromática, se propaga por la fibra sin ningún cambio en su estado de polarización. Sin embargo, debido al proceso de fabricación, el núcleo de la fibra por lo general experimenta cambios que inducen asimetrías en ella. Estos defectos dan origen a una birrefringencia propia de la fibra, denominada birrefringencia residual. Usualmente, se genera un retardo homogéneo, que puede incluir además una torsión residual. Como consecuencia, se produce un cambio del estado de polarización de la onda monocromática que viaja a través de la fibra. Este cambio es importante cuando la fibra se usa para la construcción de dispositivos de fibra óptica en los que la evolución de la fase de la luz es importante como es el caso de láseres , sensores, enlaces de comunicación, etc. Se presenta un análisis polarimétrico para caracterizar la birrefringencia de una fibra cuando ésta corresponde a la de un retardador homogéneo (lineal o elíptico), combinado con una torsión residual. Este caso coincide con el de una fibra de cristal fotónico de núcleo sólido (PCF). La birrefringencia de fase se describe utilizando el cálculo de Mueller y el modelo de retardadores homogéneos para una fibra que presenta una torsión residual; mientras que para el análisis experimental se utilizan las técnicas de barrido espectral y barrido azimutal de una señal de prueba con SOP lineal. Utilizando el modelo teórico y los datos experimentales es posible caracterizar los parámetros principales de la matriz de Mueller que describe la birrefringencia de la fibra y los parámetros que representan a la torsión residual. Posteriormente, utilizando los parámetros obtenidos se demuestra la predicción del estado de polarización para la cara de salida de la muestra al aplicar diferentes valores de torsión en frio. Finalmente se cuantifica el valor de la torsión residual.

Simulación de filtros ópticos de múltiples capas usando el método de la matriz

En este trabajo se presenta la simulación de filtros ópticos de varias capas usando el método de la matriz. Se caracteriza la respuesta de filtros de dos y tres capas cuando se cambia el índice de refracción del medio que los rodea. Además, como los materiales de las capas que se consideran en la simulación tienen propiedades térmicas, también se presenta la caracterización de la respuesta de los filtros cuando se les aplica un cambio de temperatura. Se observó, el espectro resultante está gobernado por lo espectros generados por cada una de las capas del filtro. La combinación entre las propiedades térmicas y los grosores de las capas permiten que el comportamiento de cada uno de los filtros tenga particularidades que los hace interesantes para sus aplicaciones en sensores y láseres. Para su aplicación como sensores, se puede medir temperatura e índice de refracción registrando los cambios en una cierta longitud de onda en función de dichas variables; y para el caso de láseres pueden ser usados para obtener múltiples emisiones láser sintonizadas por medio de temperatura.

Síntesis de nanopartículas de cobre por el método de ablación láser de sólidos en líquidos (ALSL)

En los últimos años ha aumentado la resistencia bacteriana a antibióticos, además de que muchos agentes antimicrobianos son tóxicos y son causa de distintas reacciones alérgicas. En la actualidad no existen suficientes tratamientos antibacterianos en desarrollo para combatir dicha problemática; es por esta razón que las nanopartículas han ganado una mayor atención como antibacterianos debido a su amplio espectro inhibitorio contra bacterias, hongos y virus. En este trabajo ser presenta un estudio sobre la síntesis de nanopartículas por ablación laser en líquidos, partiendo de un blanco de cobre. Los experimentos se llevaron a cabo considerando dos medios: acetona y agua. Los resultados de la caracterización estructural, composición química y respuesta óptica de las partículas obtenidas en ambos líquidos serán presentados. Además, el efecto del proceso de oxidación en la respuesta óptica de las partículas es analizado de manera teórica utilizando el software COMSOL. Nuestros resultados muestran la formación de nanopartículas de Cu, CuO y Cu2O para condiciones específicas de irradiación láser. En una etapa posterior de este trabajo se realizarán ensayos de inactivación bacteriana usando estas nanopartículas.

Corte por láser de pulsos ultracortos de polímeros PEEK y Kapton

El polímero PEEK es un material plástico que tiene un alto rendimiento y un excelente equilibrio de propiedades físicas y por ende tiene uno de los niveles más altos de resistencia al calor y resistencia mecánica. Por otro lado, KAPTON es una película poliimida que muestra estabilidad en un amplio rango de temperaturas, gran resistencia química, alto umbral de rompimiento dieléctrico y así mismo, excelentes propiedades mecánicas. Es por esto, que ambos materiales resultan muy atractivos para su aplicación en diversos campos tecnológicos. Debido a la plasticidad y sensibilidad térmica de estos materiales, la realización de cortes con alta precisión se convierte en un desafío. En este sentido, en este trabajo se presenta un análisis experimental del efecto de distintos parámetros de irradiación en el corte de polímeros PEEK y Kapton utilizando un láser de pulsos ultracortos. Los resultados demuestran que los pulsos de femtosegundos son los más adecuados para realizar cortes de alta calidad en estos materiales.

Análisis numérico de errores por desalineación de una superficie asférica usando ZEMAX

Para medir la calidad de las superficies ópticas una de las técnicas usadas es la deflectometría, mediante el uso de un seleccionador de rayos incidentes sobre la lente bajo prueba. Después, se mide la intersección de los rayos al pasar a través del sistema, en un plano de detección perpendicular al eje óptico. Con las coordenadas de la intersección y por medio de un trazo exacto de rayos, 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 un arreglo uniforme. A partir de las mediciones realizadas y usando las imperfecciones de esta geometría, se puede saber si la superficie que reporta el fabricante es la correcta, por el contrario, se puede evaluar las discrepancias existentes. En este trabajo se presentan las simulaciones para una lente asférica plano-convexa usando el programa ZEMAX, considerando un frente de onda esférico propagándose a lo largo del eje óptico e incide en la pantalla nula que se coloca en una posición arbitraria entre la fuente y la lente, que refracta hasta llegar a un plano de detección colocado a una distancia fija, esperando observar un arreglo uniformemente distribuido de puntos. Posteriormente, se calcula la nueva distribución si la lente asférica no se encuentra en su posición de diseño para esa pantalla nula. La lente bajo prueba se desplaza a lo largo del eje óptico y de manera transversal.

Modelado de la trayectoria de rayos a través del cristalino cuyo índice de refracción no es constante

Con este trabajo se busca modelar la trayectoria de rayos a través de un medio de refracción no constante, n(z). En el caso particular del cristalino; el análisis consiste en presentar el desarrollo teórico desde el punto de vista de la Óptica geométrica. Al realizar la caracterización del modelo se presenta el desarrollo teórico para medios no lineales, se presenta algunos resultados en el caso particular del cristalino usando los modelos de Gullstrand (1909) y Liou y Brennan (1997). Se presentan algunas simulaciones numéricas y resultados del procedimiento propuesto.

Conductividad óptica y bandas de energía de una monocapa de Difosfuro de Niobio NbP2

En este trabajo se hace un estudio de primeros principios para calcular las bandas de energía y la conductividad óptica de una monocapa de Difosfuro de Niobio (NbP2) utilizando la teoría funcional de densidad y la dinámica molecular a 300K y presión atmosférica. Primeramente se obtiene la estructura de mínima energía para la monocapa de NbP2. Posteriormente, se calcularon las bandas de energía, las funciones dieléctricas y la conductividad óptica de la monocapa de NbP2. Se encuentra una brecha de energía indirecta de 1.24 eV. Para la conductividad óptica se observa que existen tres picos bien definidos, encontramos que la conductividad máxima se observa a 4.8 eV , ubicado en la región de la luz ultravioleta, con un valor de 7.3 x 10^15/s. Hemos realizado nuestros cálculos utilizando el código de Quantum Espresso , con la aproximación GGA y GGA modificado para interacciones Van der Waals.

Hash on holograms generated by cipher QR Codes to data integrity

In this work, we generate hash on holograms through implementation of Hash Message Digestion 5 algorithm of encryption files with confidential information into QR codes. We made that by superposition waves induced into scattering QR images. The use of digital holography can be seen in the study of biological tissues, in microscopy and in Security locks; for example on bills, cards credit and circulation cards to name a few. Digital holograms etched on glass plates or blocks through optical damage, these have been used as optical access control keys. The community in general is in the belief that hide information within another medium of storage, your information will be protected, but is not true. When we use combined methods of Steganography and Cryptography together with phenomena of Optical Physics we can safely design everyday systems integrated. A few years ago, many works are hidden information and talk about encryption data, images, or documents without security integrated. Security by obscurity is not security. Some one of them only applied transformations, aperture movement, modulation beam phase or optical polarizations to create encryption images to mention several. We calculates the hash hologram with mathematical approximation of Fast Fourier Discrete Transformation. This procedure we could be carry out to manufacture a physical BK7 plate portable hash hologram with security services. Namely, these devices are built with computational optical burning system based on pulsed Nd: YAG laser using 35[mJ] of energy. The security services were implemented following ISO-7498, with integrity, confidentiality, authenticity, access control and non-repudiation by MD5 of 16 bytes. We hashed data encryption files of information confidential. The data files were cipher with Advanced Encryption Standart of 128 bit and its symmetric key respectively. The resume of MD5 encrypted are converted in hexadecimal base and they are used to create a QR Code.

Microcavidades resonantes ópticas, comparativas y beneficios

En este trabajo se detalla un estudio del fenómeno de modos en galerías de susurros (WGM por sus siglas en inglés) en geometrías cilídricas y esféricas, los cuales muestran propiedades resonantes, pues dichas geometrías son capaces de confinar la luz de una manera muy eficiente. Esta cualidad se analiza teóricamente llevándonos a realizar una serie de simulaciones en tanto en la estructura tanto esférica como cilíndrica para entender y mostrar mejor su comportamiento, ya que estos microrresonadores tienen aplicaciones en sistemas sensado óptico y fuentes de luz especiales. Se estudia el acoplamiento de estos WGM en sistemas de fibra adelgazada (taper), incluyendo un análisis de los parámetros característicos de estos microrresonadores en diversas condiciones. Dando como conclusión una comparativa de sus beneficios y alcances en algunas de sus aplicaciones.

Propiedades eléctricas del VO2 sintetizado con láser de pulsos ultracortos

Se sabe que el dióxido de vanadio (VO2) experimenta una transición de fase de conductor a aislante a una temperatura de 68 ºC. Esto para dióxido de vanadio sintetizado por medios distintos al propuesto en este trabajo. A pesar de que el VO2 es uno de los materiales más simples, las dificultades experimentales planteadas por la naturaleza de primer orden de la transición metal-aislante han llevado a una controversia persistente sobre su naturaleza. Para este trabajo se sintetizó VO2 en capas delgadas mediante la irradiación láser de pulsos ultracortos en atmosfera de aire, para después determinar las propiedades eléctricas que presenta cuando alcanza la temperatura de transición.

Síntesis y caracterización de nanopartículas con resonancias plasmónicas en la primera ventana biológica

La absorción asociada a la resonancia del plasmón localizado de superficie (LSPR, por sus siglas en inglés) de nanopartículas metálicas produce efectos térmicos, los cuales se han aprovechado para diferentes aplicaciones, entre ellas para el tratamiento de cáncer. La LSPR depende del tamaño, geometría y material de las nanopartículas. En este trabajo se sintetizaron nanopartículas de oro con geometría de nanobarras con la LSPR alrededor de 800 nm mediante el método químico de crecimiento mediado por semillas. Se realizó la caracterización óptica y la eficiencia térmica de estas nanopartículas inducida por la absorción de luz al irradiarse con un láser de onda continua de 785 nm. Además, se presentan resultados preliminares del encapsulamiento de las nanopartículas fabricadas en nanogeles termosensibles y se realiza la evaluación de los efectos térmicos producidos por la absorción de luz en estos sistemas cargados, los cuales son de gran interés en la administración dirigida de fármacos, principalmente en el tratamiento de cáncer.

Generación de Haces Cilíndricos (HCV) en fibra óptica a partir de la Interacción Acusto-Óptica (IAO)

La IAO consiste en la propagación de una onda acústica en una fibra óptica al mismo tiempo en que lo hace un haz de luz. La onda acústica produce un cambio periódico en el índice de refracción de la fibra, lo que provoca el acoplamiento del modo fundamental con los modos del cladding de la fibra. El acoplamiento de los modos se manifiesta como un pico de atenuación en el espectro de transmitancia, el cual se puede sintonizar por medio de la frecuencia de la onda acústica propagada. Cuando un láser sintonizable se ajusta a la misma longitud de onda de un pico de resonancia del acoplamiento de los modos producido por la IAO , como resultado se obtiene un haz con perfil cilíndrico vectorial con polarización radial o azimutal de acuerdo con los modos acoplados.

Simulación de un tomógrafo de coherencia óptica unidimensional

Se muestra una simulación numérica del escaneo en dirección axial de un objeto estudiado con tomografía de coherencia óptica (u OCT por sus siglas en inglés). La simulación permite definir la forma del espectro de la fuente de iluminación y la estructura axial del objeto así como observar la señal de interferencia esperada si se usa un interferómetro del tipo Twyman-Green. Se muestran resultados en los regímenes de operación en el dominio del tiempo (TD-OCT) y en el dominio de la frecuencia (del tipo SS-OCT).

Análisis del ancho de banda asociado a la relación de dispersión de PPS en rejillas de difracción metálicas

Los plasmones polaritones de superficie (PPS) son definidos como oscilaciones colectivas del gas de electrones libres de los metales (plasma) y que toman la forma de ondas superficiales que se propagan en la frontera existente entre estos y medios dieléctricos. Los PPS han despertado gran interés en la óptica de pequeña escala, o nanofotónica, ya que poseen un nivel de confinamiento mucho mayor que el que ofrece la luz que se propaga en guías de ondas dieléctricas, potenciando así la posibilidad de diseñar dispositivos compactos que se puedan utilizar en la transmisión de señales ópticas. Para una superficie perfectamente plana e infinita, la relación de dispersión de los PPS es bien conocida y establece una relación uno a uno entre frecuencia y número de onda para los modos plasmónicos soportados, mientras que para superficies más complicadas esto no es así y en general, es difícil de determinar. Un ejemplo clásico de esta situación se demuestra en las franjas descritas por las anomalías de Wood, donde se hace evidente un ancho de banda asociado a los PPS acoplados a una rejilla de difracción metálica. En este trabajo se presentará un estudio numérico, basado en el teorema de extinción, del comportamiento de la relación de dispersión de los modos plasmónicos soportados por una rejilla metálica clásica y, con base en esta se propone explorar la capacidad de acoplar a PPS, campos ópticos con estructura temporal y espacial compleja como pulsos y haces de luz.

Descripción perturbativa de la interacción de PPS con rejillas de difracción metálicas

Los PPS son considerados como estados acoplados entre ondas electromagnéticas y oscilaciones colectivas de los electrones libres de un metal. Este tipo de campo se encuentra confinado y se propaga a la largo de la superficie generada por una interfaz metal-dieléctrico y gracias a esta naturaleza, su relación de dispersión difiere de la que posee la luz en el vacío, lo que hace que no pueda ser excitado directamente, ni detectados fácilmente. Es por esto que el acoplamiento de luz a PPS ha sido estudiado extendidamente y, en la mayoría de los casos, se considera la excitación por medio de prismas y rugosidad superficial. La forma más sencilla para acoplar PPS utilizando la rugosidad de la superficie, es hacerlo por medio de rejillas de difracción metálicas, estás son diseñadas de tal forma que algún orden de difracción se vuelva evanescente y, por lo tanto, pueda excitar un modo plasmónico. Sin embargo, la interacción de plasmones con superficies puede dar lugar a efectos de esparcimiento múltiple y, en consecuencia, estos modos también se pueden desacoplar de esta manera. Es de esperarse entonces que, en un eventual desacoplamiento, la traslación lateral del plasmón, así como las variaciones en el perfil de la superficie y las diferencia entre las relaciones de dispersión de éste y la luz en el vacío, alteren sustancialmente las propiedades del campo óptico respecto al que fue acoplado en un principio. Es por esto que resulta interesante explorar las consecuencias que tienen los procesos de acoplamiento y posterior desacoplamiento de estos estados plasmónicos debido a su interacción con superficies. Por lo tanto, en este trabajo se presentará un modelo teórico y numérico, basado en un enfoque perturbativo y derivado de la hipótesis de Rayleigh, que dé cuenta e identifique los procesos de esparcimiento múltiple que experimenta un campo de luz acoplado a un PPS que se propaga en una rejilla de difracción.

Proceso de convolución y deconvolución 3D para microscopía de hoja de luz láser

Se presenta una metodología de deconvolución para recuperar objetos tridimensionales observados bajo un sistema de microscopía de hoja de luz láser. Para ello se calcula numéricamente la función de respuesta lineal en tres dimensiones del sistema de microscopio, es decir la llamada PSF (del inglés, Point Spread Function) tridimensional. La PSF tridimensional depende de las características de la hoja de luz utilizada para la excitación de la fluorescencia y del objetivo de microscopio con el que se colecta la imagen. En este trabajo se exploran distintas condiciones experimentales de la hoja de luz excitante, empleadas en el laboratorio, como lo son la formación de hojas con haces Gaussianos y haces Bessel. El cálculo numérico de la PSF se realiza mediante la propagación de haces en el régimen escalar. Para comprobar la metodología, se analiza primero la deformación de esferas menores al ancho de la hoja de luz, deformación causada por el proceso de la convolución de ellas con las PSF calculadas. Se comparan los resultados con resultados experimentales. Finalmente, se utiliza la PSF calculada para realizar la deconvolución en muestras biológicas.

Pruebas ópticas para detección oportuna de errores refractivos

En México, de acuerdo con datos reportados por el INEGI en 2014, la discapacidad visual es el segundo tipo de discapacidad más frecuente: 58.4% de los casi 7.2 millones de personas que presentan algún tipo de discapacidad. Para contribuir a la resolución de los problemas de discapacidad visual, es fundamental proporcionar servicios de salud oftálmica eficientes y accesibles. Con el fin de identificar diferentes áreas de oportunidad para el desarrollo de nuevos dispositivos, en este trabajo se presenta un análisis del estado del arte de diversas pruebas ópticas empleadas para la detección de errores refractivos (miopía, hipermetropía y astigmatismo). Así mismo, se muestra el desarrollo de una WebApp para la medición de agudeza visual adaptada para utilizarse en una tableta. También se presenta el análisis de algunos dispositivos haciendo uso de trazado de rayos y análisis de Fourier para entender sus fundamentos físicos. Este trabajo permitirá identificar técnicas y dispositivos que pueden ser integrados a tecnologías de la información y comunicación para contribuir al desarrollo de nuevos dispositivos que ayuden a identificar oportunamente a pacientes con algún tipo de discapacidad visual asociada a errores de refracción.

Determinación de relación entre los parámetros geométricos de superficies de calidad óptica y el tipo de pruebas usada en la medición de su desempeño

Actualmente en el área de fabricación óptica existe una nueva alternativa de superficies, las llamadas Freeform optics. Esta área sigue en desarrollo y expansión gracias a las novedosas técnicas de fabricación con máquinas de control numérico. Este tipo de superficies tienen un alto desempeño, puesto que el número de superficies requeridas en sistemas ópticos completos (cámaras, telescopios, microscopios, espectrómetros, etc) es menor al usado cuando el sistema está constituido por superficies esféricas o asféricas. Sin embargo, las técnicas tradicionales de verificación de la calidad óptica, pruebas geométricas o interferométricas deben ser adecuadas y el algunos casos modificadas, e inclusive generar nuevas técnicas de medición para este nuevo tipo de superficies. En este trabajo se realiza el análisis geométrico de las superficies ópticas que proporcionen una herramienta fácil de usar para determinar dada una superficie, cuál tipo de prueba se recomienda usar geométrica o interferométrica. Con este análisis se podría establecer si es necesario modificar y/o adecuar una prueba, a una geometría particular. Se analizará las curvaturas locales, los cambios de pendiente locales, constantes de conicidad, entre otros parámetros establecidos en la norma ISO 10110.

Análisis de la propagación de pulsos láser a través de un sistema dispersivo no lineal

La emisión láser se puede producir de forma continua o pulsada. La primera se caracteriza por ser estable al promediar en el tiempo, lo cual conlleva a la formación de un haz con un perfil de intensidad bien definido y con un ancho espectral estrecho, permitiendo aproximarlo a un haz monocromático. En la emisión pulsada, se generan paquetes de energía concentrada, cuya propagación es modulada por una función temporal y se caracterizan por tener una intensidad muy grande además de que su duración es extremadamente corta. Los pulsos ópticos pueden ser generados en láseres que utilizan la técnica de amarre de modos (mode locking), la cual consiste en acoplar los diferentes modos de oscilación en una cavidad láser. Cuando se considera la propagación de pulsos láser en un medio dispersivo, el índice de refracción depende de la frecuencia, lo cual permite considerar a la constante de propagación $\beta(\omega)$ dependiente de la frecuencia. Si el ancho espectral de los pulsos tiene componentes de frecuencia principalmente cerca de la frecuencia central $\omega_0$, la constante de propagación $\beta(\omega)$ se puede aproximar expandiéndola en una serie de Taylor, obteniendo tres coeficientes que tienen una fuerte implicación física en la forma y perfil del pulso. La interacción de los pulsos de alta energía con el medio dispersivo hace que el índice de refracción también dependa de la intensidad, siendo el efecto Kerr óptico el responsable de dicha dependencia no lineal, lo que produce un cambio en la constante de propagación $\beta(\omega)$, que se modela considerando un cuarto coeficiente en su expansión en serie. En este trabajo se deduce y analiza la ecuación parabólica no lineal, la cual describe la propagación de pulsos ópticos a través de un sistema dispersivo no lineal.

Estudio numérico de la fabricación de guías de onda en películas delgadas de ITO por ablación láser pulsada

La ablación láser se ha convertido en una herramienta de gran importancia por sus múltiples aplicaciones en el procesado de materiales. Este fenómeno ocurre cuando un haz láser pulsado incide sobre la superficie de una muestra y, debido a la absorción de la gran cantidad de energía suministrada en cortos periodos de tiempo, se genera la remoción del material. A menudo, estos cambios en la estructura del material se traducen en una diferencia de índices de refracción. Por tanto, la ablación con láser pulsado ofrece un enfoque alternativo para la fabricación de circuitos optoelectrónicos y dispositivos fotónicos, debido a que es un proceso de eliminación de material altamente localizado. En este trabajo se propone el estudio numérico de la fabricación de guías de onda en sustratos de vidrio recubiertos de películas delgadas de ITO usando la técnica de ablación láser bajo irradiación de pulsos de nanosegundos (@1064 nm, 2 ns, 1 kHz, 25 W). Para ello, se utilizó el método de elementos finitos para modelar el proceso de fabricación de microcanales por ablación térmica en este tipo de muestras, variando el espesor de la capa de ITO. Además, con la finalidad de comprobar que las estructuras inducidas sobre las muestras poseen la capacidad de guiar luz, se realizaron experimentos numéricos de acoplamiento de luz, usando el software de simulación de campo electromagnético CST Studio Suite®. Se espera el uso de este tipo de guías de onda en sistemas metafotónicos integrados.

Efecto de la PDG en el espectro de emisión ASE de una SFS

Generalmente las fuentes superluminiscentes de fibra (SFS) utilizan como medio de ganancia fibras dopadas con erbio (EDF) y se utilizan como fuentes de bombeo diodos láser de 980 y 1480 nm. La anisotropía de los iones de erbio, provoca que estos sistemas exhiban ganancia dependiente de la polarización (PDG), lo que significa que los espectros de ganancia son diferentes para los componentes de polarización de ASE que son paralelos u ortogonales a la polarización del bombeo. Se sabe que la estabilidad de las SFS depende de la temperatura, parámetros de la fibra y el bombeo óptico. Sin embargo, se ha reportado que la PDG da lugar a una dependencia de la polarización de la longitud de onda media de la salida de la fuente, por lo que, se podría considerar como un parámetro adicional que afecta la estabilidad de la fuente. En este trabajo se midió la PDG para una SFS de un solo paso y se utilizó como medio de ganancia una fibra dopada con Er3+. Se analizó la dependencia de la PDG aplicando a la SFS un bombeo linealmente polarizado. Para el análisis se amplificaron simultáneamente dos señales linealmente polarizadas con longitudes de onda cercanas. Se mantuvieron fijos los estados de polarización (SOP) de las señales (ortogonales y paralelos) y se varió únicamente el ángulo azimutal del SOP de entrada del bombeo de 0 a 180º en incrementos de 10º. Finalmente se analizó su influencia en la estabilidad de la SFS.

Dependencia espectral de la respuesta no lineal en resonancia de nanoprismas metálicos

En este trabajo, estudiamos la dependencia en frecuencia de la respuesta no lineal de un arreglo de ordenado de nanoprismas de Ag. Los experimentos se llevaron a cabo mediante la técnica de z-scan en la modalidad abierto y cerrado, utilizando un láser Titanio Zafiro pulsado de 90 femtosegundos, que cuenta con un rango de sintonización en longitud de onda de $770 nm$ a $830 nm$. Se presentan resultados para las partes real e imaginaria de la susceptibilidad no lineal ($n_{2}$ y $\beta$) variando la longitud de onda alrededor de la resonancia, donde se puede apreciar un cambio de signo de la no linealidad de $n_{2}$ a lo largo de la resonancia. Se discuten los resultados y la posible aplicación en sistemas de conmutación óptica de señales.

Fibras ópticas adelgazadas recubiertas con polímeros conductores para aplicación de sensado

Actualmente, existe la necesidad de desarrollar novedosos sistemas sensores para el monitoreo y control de diversos procesos. Hoy en día, la investigación de nuevos materiales orgánicos como los polímeros conductores conjugados con propiedades ópticas y electrónicas ha conducido al desarrollo de dispositivos electro-orgánicos como las celdas solares, baterías orgánicas y diodos emisores de luz. En este trabajo, presentamos resultados de la fabricación y caracterización de fibras ópticas adelgazadas a través de la técnica de calentamiento-estirado, recubiertas con el poli(3-hexiltiofeno regiorregular) (P3HT-RR). Además, investigamos la respuesta espectral de las microestructuras ópticas con el depósito polimérico para diferente concentración e inmersas en medios con distintos índices de refracción. También, la interacción de los modos de propagación entre las microestructuras de fibra óptica y el P3HT-RR son estudiados; los cuales son asociados con fenómenos producidos en un interfaz dieléctrico-conductor como la resonancia de plasmón superficial (SPR) y la resonancia de modos con perdida (LMR). Finalmente, evaluamos la sensitividad de estos dispositivos para el desarrollo de potenciales sistemas sensores.

Difracción de Fresnel y Fraunhofer para algunos tipos de aberturas: estudio teórico, computacional y experimental de la transición de los regímenes

En el fenómeno óptico de difracción producido por algún tipo de abertura, existen dos regímenes de estudio: el campo cercano o de Fresnel y el campo lejano o de Fraunhofer. En el presente trabajo presentamos las bases teóricas para la investigación de la transición entre los regímenes [1],[2], así como también los cálculos numéricos y analíticos, para implementarlos posteriormente a modelos de simulación computacional [3], con los cuales se establece una comparación con los resultados experimentales. Se discuten los resultados obtenidos. [1] J. Goodman, Introduction to Fourier Optics, Mc Graw Hill, [2] Hecht Eugene, Óptica, Ed. Addison Wesley [3] Python / Matlab

Estudio de efectos térmicos asociados a un modelo numérico fraccional bajo irradiación de pulsos láser ultracortos en nanopartículas metálicas embebidas en SiO2

En este trabajo, se desarrolló un modelo matemático de modificación de conducción del calor para procesos termoplasmónicos utilizando la metodología del cálculo fraccional a partir de la ley de enfriamiento de Newton. En nuestro estudio se evaluaron de forma experimental la respuesta termodinámica de nanopartículas bimetálicas Au-Pt nucleadas por implantación de iones utilizando pulsos de 4 nanosegundos de duración a una longitud de onda de 532 nm. Para el análisis fenomenológico de los efectos ópticos no lineales se utilizó una técnica de mezclado vectorial de dos ondas, con el fin de estimar procesos asociados a la absorción óptica no lineal. Para esto se colocó un polarizador en el haz de bombeo monitoreando su respuesta, a su vez sobre el haz de prueba se colocó una placa de media onda para modular la polarización de este haz. Se utilizaron polarizaciones paralelas, a 45 grados entre ambos haces, esto permitió observar la influencia de la polarización en la rejilla formada por la interacción los haces de prueba y bombeo sobre la muestra nanoestructurada. Los cambios significativos en la conducción de calor derivados de las interacciones ópticas del arreglo de mezclado vectorial se identificaron como procesos de participación de diferentes fenómenos ópticos cuánticos y no lineales, este estudio nos permitió comprender el régimen de calentamiento fotoinducido estacionario y proponer nuevas formas de controlar la deposición de energía térmica sobre la muestra. En este estudio se identificaron los procesos de absorción de dos fotones asociados con la generación de calor y los pulsos de luz irradiados. La dinámica fraccional en el transporte térmico se empleó para describir los efectos interferométricos que corresponden a los cambios ópticos de fase inducidos en los sistemas a nanoescala. Se pueden contemplar aplicaciones potenciales para desarrollar aplicaciones de biosensores termo-ópticos altamente sensibles.

Análisis de la Evolución del Estado de Polarización de una Onda de Luz en Medios Anisótropos

La propagación de una onda de luz en un medio material transparente depende de las propiedades vectoriales de la onda, la estructura del material y la interacción entre ambas. A partir de esto se tiene que el campo eléctrico total dentro del material, es decir el vector de desplazamiento eléctrico, tiene contribuciones del campo eléctrico incidente de la onda y la polarización del material a través del tensor de susceptibilidad. La ecuación de onda para la propagación de la onda de luz en el material toma en cuenta la polarización del material para cada componente del campo, donde influyen el tensor de susceptibilidad y las direcciones de propagación y polarización de la onda. En un medio anisótropo para una dirección de propagación dada dentro del material existen dos posibles índices de refracción correspondientes a polarizaciones linealmente independientes y por lo tanto a dos velocidades de fase. La diferencia entre las velocidades de propagación de cada componente de polarización para el campo se traduce en cambios relativos de fase al propagarse la onda de luz en el material lo que resulta en cambios en el estado de polarización de la propia onda. Considerando soluciones de la ecuación de onda diferentes de la trivial es posible desarrollar los modelos de la superficie normal y el del elipsoide de índices de refracción para obtener las velocidades de fase de cada componente escalar del campo de acuerdo a su polarización. En este trabajo se presenta la aplicación de los modelos de superficie normal y elipsoide de índices de refracción, para determinar las velocidades de fase de las componentes escalares del campo eléctrico y con esto la evolución del estado de polarización de la onda de luz al propagarse en un medio material anisótropo.

Caracterización de una superficie semi rugosa usando fibra óptica

En este trabajo se reporta la caracterización de una superficie semi rugosa utilizando un interferómetro de Michelson de fibra óptica. El esquema experimental contiene una fuente de luz de λ=632 nm de 5mW de potencia. El brazo 2 se conecta a un fotodetector y a un voltímetro. En el brazo 2 se fija un espejo perpendicular de referencia y en el brazo 3 se ubica una base de micro desplazamientos perpendicular al patrón de luz donde se pone la muestra. El perfil de la muestra se mide a una longitud de 700 micras con n = 15 puntos discretos igualmente espaciados. A la salida se observa un patrón de intensidad que varía de acuerdo con los pequeños cambios de la altura de la superficie conforme se hace el desplazamiento. Se observa que a las 250 micras se obtiene un voltaje máximo de 6mV lo que indica que en esa posición se tiene una superficie más alta. En 650 micras se mide un voltaje de -2mV, indicando que existe una superficie más profunda en esa posición. La distancia de la fibra a la muestra permite usar un tamaño de mancha finito durante la medición, con lo que se evita el ruido de retorno debido a alturas muy pequeñas en el perfil de la muestra, es decir, menores a λ, además de que se asegura estar reflejando la luz de forma puntual y difusa. Las variaciones en la altura se muestran en el plano z con lo que se obtiene un promedio estadístico de rugosidad de Ra = 15.26 mV/micra. El dispositivo muestra una sensibilidad de 2.53 mV/µm en su recorrido. Este trabajo permitirá implementar el dispositivo como un sensor óptico que funcione para el control de calidad en el pulido de materiales, caracterizar películas delgadas y para medir la precisión del micro maquinado de piezas metálicas a nivel industrial, ya que las técnicas ópticas mejoran la calidad de la medición de la rugosidad de una superficie que refleje la luz, a mayor velocidad en comparación a sus contrapartes mecánicas y electrónicas que son más costosas y voluminosas.

Optimización de un filtro peine tipo DMZI-SI para aplicaciones en láseres, sensores y comunicaciones ópticas

En este trabajo se presenta un análisis numérico-experimental que tiene como finalidad la optimización de los parámetros de fabricación de un filtro peine en configuración de interferómetro Mach-Zehnder de doble paso y un interferómetro Sagnac (DMZI-SI) que utiliza fibra mantenedora de polarización (PMF). El principio del funcionamiento del filtro DMZI-SI se estudió utilizando como base la descripción de las matrices de Jones de cada componente. Los resultados obtenidos permiten mostrar que el rango espectral libre (Δλ) se puede controlar a través de dos modos alternativos de funcionamiento: mediante la variación de la longitud de la PMF (Δλ1) o aumentando la longitud del brazo del filtro en el DMZI (Δλ2). Además, el contraste y posición del patrón de interferencia se ajustó por medio de las PCs colocadas en el esquema. Esto demostró un eficiente funcionamiento del filtro peine con la generación de patrones de interferencia estables con una separación estrecha entre franjas comparada con recientes trabajos publicados. Los resultados de la simulación se validaron mediante mediciones experimentales del esquema, los cuales coincidieron ampliamente en términos de Δλ, así como de visibilidad de las franjas. Finalmente, el filtro DMZI-SI propuesto tiene características óptimas para su aplicación en el desarrollo de láseres de fibra de múltiples longitudes de onda, sintonizables y conmutables, así como en sensores ópticos, sistemas de comunicación y generación de microondas.

Estudios de Óxido de Grafeno mediante espectroscopia resuelta en tiempo en el régimen ultrarrápido

Los materiales orgánicos semiconductores se consolidaron en 1977 con los trabajos de Shirikawa, Heeger y MacDiarmid al descubrir que era posible modular la conductividad del poliacetileno (PA) mediante el dopado de especies aceptoras de electrones como I2, Br2 o Cl2. A partir de entonces inició un nuevo campo de investigación denominado electrónica molecular que conjuntaría el conocimiento químico, físico y de ingeniería de materiales, simultáneamente. En las últimas décadas, la incorporación de óxido de grafeno en semiconductores orgánicos ha potencializado su aplicación en áreas de la investigación que involucran celdas solares, super condensadores, biosensores y materiales ópticos no lineales. La síntesis del óxido de grafeno ha llevado a diferentes tipos de estructuras con hibridaciones tipo sp2 con grupos epoxi y sp3 con grupos hidroxilo en los planos basales del grafito. Aunado a esto, es posible observar uniones no covalentes por medio de apilamientos bajo transiciones tipo pi–pi*, catión–pi* o mediante interacciones de tipo Vander Waals en las redes que corresponden a la hibridación sp2 en los cuales no existen enlaces de Hidrógeno u oxidación. En el presente trabajo se presenta un estudio de la foto física del óxido de grafeno mediante la técnica de absorción transitoria a través de un experimento de bombeo-prueba en el régimen de pulsos ultracortos utilizando como haz de prueba un haz de supercontinuo generado en un cristal de zafiro en la región entre 430 y 650 nm. Los resultados muestran que para longitudes de onda menores a los 500 nm se obtiene la contribución de los enlaces de tipo C–O debido a la presencia de hibridación sp3. Por otro lado, en la región comprendida entre los 500 nm y los 550 nm, las bandas principales de absorción atribuidas a las transiciones tipo pi-pi* de las uniones C–C y C═C en la región de hibridación sp2.

Síntesis y estudios de fotoexcitación en puntos de carbono (c-dots)

En el contexto del desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados con propiedades ópticas, recientemente han emergido los puntos de carbono (C-dots). Estos materiales poseen excelentes cualidades de fotoluminsicencia sintonizable, emisión por conversión hacia arriba, fotoestabilidad y biocompatibilidad. Aunado a esto, han llamado la atención por su capacidad de ser funcionalizados con biomoléculas y compuestos químicos inertes fungiendo como fluoroforos universales. Uno de los principales atractivos recae en la sintonizabilidad y corrimiento de la emisión hacia las regiones rojo y azul del espectro electromagnético mediante el uso de diferentes precursores de sintesis. Algunos de los modelos establecidos para explicar el mecanismo de fotoluminiscencia en los C-dots enfatizan en su uso como centros de color conectados por enlaces covalentes atribuyendo la sintonizabilidad a los enlaces de hidrógeno existentes en las moléculas que conforman al material. En la actualidad, el mecanismo de fotoluminiscencia y los procesos fotofisicos de los C-dots se encuentra en un punto de debate, lo cual ha motivado a realizar el presente trabajo con la finalidad de estudiar las propiedades fotofísicas en el régimen ultrarrápido analizando la dinámica de especies excitadas. En el presente trabajo se han sintetizado puntos de carbono mediante una síntesis hidrotermal a diferentes temperaturas que van entre los 100°C y los 240°C. Los puntos de carbono presentan una fuerte emisión en la región visible del espectro con un ancho de banda de los 450nm a los 650 nm absorbiendo en la región UV con su pico en 350 nm un rendimiento cuántico del orden del 40%. Las mediciones en el régimen ultrarrápido permiten analizar la presencia de hibridación sp2 en la estructura, cuya repercusión es la emisión de fotoluminiscencia en la región visible.

Depósito de grafeno sobre fibra óptica usando el método de deposición óptica

El grafeno es un material ampliamente usado en el área de la óptica, y dentro de sus aplicaciones más usadas se encuentran los absorbedores saturables para generación de Q-switch. Estos absorbedores saturables son muy usados en fibras ópticas porque el usarlos implica que no se agreguen elementos extras al arreglo. Este material presenta diferentes propiedades entre las que destacan su mayor umbral de daño, su tiempo de recuperación ultrarrápido y un rango de absorción independiente de la longitud de onda, además de que en comparación con otro tipo de absorbedores saturables tienen un costo menor y son fáciles de fabricar. Existen diferentes métodos que se pueden emplear para el depósito del grafeno sobre la fibra óptica. La mayoría de estos métodos da buenos resultados pero muchos de ellos tienen el inconveniente de que para que se puedan llevar a cabo, necesitan de procesos sofisticados. Por ejemplo la deposición química de vapor, que para realizarla necesita de herramientas e instrumentación de precisión, además de hacer el proceso para depositar difícil. Se encontró que existe otro método, el método de deposición óptica. Este método consiste en inyectar un haz de luz desde un extremo de la fibra, la cual debe estar inmersa en el material a depositar. En el otro extremo de la fibra se conecta un medidor de potencia con el que se va a monitorear todo el proceso de depósito, de esta manera la capa de grafeno puede ser más uniforme y se pueden obtener resultados repetibles, pues el grosor de la capa se va ajustando con el tiempo de depósito. En este trabajo se presentarán los resultados obtenidos al implementar el método de deposición óptica para depositar grafeno sobre una fibra óptica.

Ajuste de las emisiones en láseres de fibra óptica basado en un interferómetro Fabry-Perot con estructure reconfigurable

Los láseres de fibra óptica son motivo de intensa investigación debido a que poseen características especiales y únicas que son benéficas para aplicaciones específicas. Una característica muy investigada en láseres de fibra óptica es la conmutación y ajuste de emisiones que es usada en aplicaciones con gran amplio campo de utilización tales como, de las más importantes, sensado de alta resolución, telecomunicaciones, multiplexado por división de longitud de onda, detección y rango de imágenes laser. El método más usado para sintonizar o conmutar las emisiones de láseres de fibra óptica es el uso de un filtro en la cavidad láser. En este trabajo se utiliza un interferómetro Fabry-Perot como dispositivo óptico para el filtrado de las perdidas de la cavidad laser para el ajuste de las emisiones que la configuración del láser puede tener. La estructura del interferómetro está compuesta por dos extremos de fibra SMF paralelos dentro de un vidrio capilar que provocan dos reflexiones. Por lo que se tienen dos rayos reflejados que conservan una diferencia de fase entre ellos, esta diferencia de fase está relacionada directamente con la distancia de separación entre los extremos de las caras SMF. El cambio de la diferencia de fase se cambia al variar la longitud entre las caras, lo que provoca un cambio en el patrón de interferencia del interferómetro. Para hacer variable esta distancia, un extremo SMF se fija en el capilar mediante una descarga eléctrica y el otro extremo se puede mover libremente longitudinalmente. Cuando el interferómetro se incluye en la cavidad del láser de fibra óptica, las pérdidas de la cavidad se filtran de forma variable y controlable modificando la distancia de separación entre los extremos de la cara SMF con solo desplazar el extremo libre de la cara SMF de la estructura del interferómetro, lo que provoca un ajuste en la emisión del láser. El método propuesto es muy simple, directo, fiable, económico y rentable.

Análisis de las condiciones de acoplamiento para generar plasmones-polaritones en una interfaz metal-dieléctrico

La plasmónica, como parte de la nanofotónica, se basa en procesos de interacción entre radiación electromagnética y electrones libres en interfaces metal-dieléctricas. En general en los procesos plasmónicos interviene un número grande de electrones y las dimensiones de las celdas estructurales del metal son pequeñas en comparación con la longitud de onda de la luz, lo que permite entender a esta rama de la nanofotónica con base en la teoría electromagnética clásica sin recurrir a la mecánica cuántica. Considerando las soluciones a la ecuación de Helmholtz en medios homogéneos, su continuidad en una interfaz así como las condiciones de frontera para los campos eléctrico y magnético, es posible abordar el estudio de los modos electromagnéticos en guías de onda planas para determinar su perfil espacial y propiedades de dispersión. A partir de las ecuaciones de Maxwell y la disposición específica de materiales estratificados separados por interfaces planas se determinan los conjuntos de soluciones auto-consistentes con diferentes propiedades de polarización, TM o TE, para los casos de una interfaz sencilla metal-dieléctrico y para sistemas multicapa formados por películas delgadas planas conductoras y dieléctricas alternas. En este trabajo se analizan dos sistemas multicapa: cuando se tiene una película metálica entre dos capas dieléctricas y cuando se tiene una película de material dieléctrico entre dos capas metálicas, con el objetivo de determinar las condiciones en que se acopla un campo electromagnético incidente con los electrones libres en un metal para generar plasmones-polaritones que constituyen ondas superficiales confinadas en la interfaz, se deducen también las ecuaciones que los rigen y se discuten sus propiedades. Los resultados obtenidos sirven de base para describir sistemas más complejos como el de nanopartículas metálicas suspendidas en medios dieléctricos donde se generan plasmones localizados de superficie.

Análisis numérico de las propiedades ópticas de un sistema multicapa utilizando el método de la ecuación integral

El estudio de los sistemas multicapa son de suma importancia para el desarrollo de múltiples aplicaciones como los recubrimientos ópticos, los dispositivos optoelectrónicos y las celdas solares. Las propiedades ópticas de las estructuras multicapa desempeñan un papel muy importante, particularmente en la fabricación de las celdas solares, donde el reto importante es aumentar la absorción de la luz de banda ancha. Por tanto, desarrollar un método que permita el estudio de la respuesta óptica de sistemas multicapa es fundamental para diseñar dispositivos ópticos más eficientes. Por ello, en este trabajo se presenta un estudio teórico y numérico de la respuesta óptica de un sistema multicapa que está formado por varias interfaces entre medios dieléctricos y metálicos. Para abordar el problema se hace uso de una técnica numérica conocida como el Método de la Ecuación Integral para sistemas finitos. Los resultados numéricos obtenidos fueron comparados con los resultados analíticos (usando los coeficientes de Fresnel), mostrando una buena correspondencia entre ellos.

Respuesta óptica de metatamateriales absorbentes en estructuras fotónicas unidimensionales

En este trabajo se presenta un estudio numérico de la respuesta óptica de una estructura fotónica 1D, la cual es una guía de ondas de cristal fotónico (PCW) compuesta de metamaterial dispersivo (LHM) considerado como un medio absorbente; es decir, para el modelo numérico se considera la parte compleja de las funciones constitutivas del metamaterial. Los cálculos numéricos se realizaron mediante el Método de la Ecuación Integral. Se presentan los resultados numéricos de una PCW de LHM de longitud finita que muestran la presencia de un modo SPP a la frecuencia ωr = 0.475, donde el LHM no presenta absorción. Además, se muestran los cambios que sufre la excitación del modo SPP cuando el metamaterial es absorbente, que fue posible determinar a través del cálculo de la reflectancia, así como de la fase φ del campo esparcido. Estas ondas de superficie en la PCW propuesta permiten ser otra alternativa de desarrollo de dispositivos ópticos que produzcan energías renovables, además de innumerables aplicaciones en diversos campos de la ciencia y la tecnología que abarcan desde la biomedicina hasta las telecomunicaciones.

Respuesta óptica de una estructura de fractal de Koch mediante un método integral

Al analizar ciertas herramientas geométricas con el fin de ser utilizadas en muchos métodos de investigación, esto hace que se descubran aplicaciones de gran interés; por ejemplo, una geometría muy peculiar conocida como fractales aparecen en la naturaleza como en las ciencias exactas. En este trabajo se presenta un estudio teórico y numérico de la respuesta electromagnética de una guía de ondas de un cristal fotónico basado en la adopción de un fractal de Koch. Para resolver este problema, se hizo mediante métodos numéricos en particular el método de la Ecuación Integral, que parte de la segunda identidad de Green para resolver la ecuación de Helmholtz bidimensional. Los resultados de la respuesta óptica del laberinto de fractal de Koch promete excelentes aplicaciones ópticas interesantes tales como el enfocamiento óptico mejorado y el efecto del índice de refracción negativo.

Resonancias de los plasmones superficiales en una estructura de krechtsmann

En este trabajo se presenta un estudio numérico de la resonancia del plasmón superficial en una plataforma (configuración típica de Kretschmann) a una longitud de onda específica variando los ángulos de incidencia. La configuración consiste en un prisma de vidrio semicilíndrico y una película metálica delgada. La técnica numérica aplicada se le conoce con el Método de la Ecuación Integral y permite calcular las intensidades del campo correspondientes a los modos normales en un amplio rango de frecuencias; así como la respuesta óptica del sistema propuesto. Estos resultados representados por la reflectancia muestran un mínimo local característico que corresponde al ángulo de excitación del polaritón de plasmón superficial a una longitud de onda particular. Esto permite aplicarlo al campo de la biomedicina; por ejemplo, en el sensado de la temperatura de capas líquidas y concentraciones de glucosa.

Nanoantennas and metamaterials for light harvesting, energy conversion and imaging

Metallic and dielectric nanostructures provide distinct and unique means for shaping the electromagnetic near field, and for channelling radiation from the far field to the nanoscale. The associated electromagnetic field hot spots can be exploited for the enhancement of interactions between light and matter, most prominently for surface-enhanced spectroscopy and sensing, the boosting of non-linear interactions, and also for nanoscale spatial control over chemical reactions. In my lecture I will approach plasmonic and dielectric nanoantennas from the viewpoint of being a means for energy conversion at the nanoscale. With example materials systems such as gold and silver (plasmonic) and gallium phosphide (dielectric I will highlight applications such as non-linear optics, photon-phonon interactions for the launching of acoustic surface waves, and the plasmon-assisted triggering of redox reactions. Metasurfaces allow the manipulation of the amplitude, phase, and polarization of light on an ultrathin platform, and have started to be explored also in the context of digitizing optical holograms. To increase the bandwidth of a metasurface hologram, essential for high-capacity holographic memory devices, different properties of light including polarisation, wavelength, and incident angles have been exploited for holographic multiplexing; however, the bandwidth of a metasurface hologram has remained too low for any practical use. I will present the design of a complex-amplitude metasurface hologram for ultrahigh-dimensional OAM-multiplexing holography in momentum space. To realise a complex-amplitude Fourier hologram, we have introduced an OAM diffuser array with a random phase function, capable of scaling down the amplitude variation in a typical Fourier image as well as eliminating the coherence of holographic image channels. First realizations of holograms based on this concept will be presented.

Efecto de caos electromagnético en una guía de ondas de cristal fotónico que contiene un metamaterial dispersivo

En nuestro trabajo consideramos un sistema electromagnético compuesto por dos superficies planas conductoras y un arreglo periódico de inclusiones cilíndricas circulares de metamaterial dispersivo que forman una guía de ondas de cristal fotónico (PCW). Este sistema periódico tiene una estructura de bandas dada por una relación de dispersión que nos permite caracterizar los modos normales del sistema. Sin embargo, una PCW realista tiene siempre una longitud finita y para ello consideramos un número de periodos suficiente que representan la PCW que contiene el medio de material izquierdo. Para abordar este problema, se hará uso de una técnica numérica conocida como el Método de la Ecuación Integral, que permite obtener un sistema de ecuaciones integrales acopladas donde, se puede obtener la respuesta óptica. Se calcularán algunas propiedades estadísticas de las intensidades obtenidas; en particular, la función de autocorrelación y la longitud de correlación que permiten caracterizar el fenómeno del caos electromagnético en una PCW. Por otro lado, se analizará el caso clásico correspondiente y se realizará un comparativo equivalente con el caso electromagnético. Una de las posibles aplicaciones de los resultados obtenidos es que se pueden aplicar, como ocurre en los esquemas tradicionales de sincronización de caos, diseñar configuraciones específicas para encriptar información.

Sonido, Entropía e Imagen en el Estudio Experimental de la Rigidez de Bloques de Pavimento Flexible

El campo de la Ingeniería Civil dispone de 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 (ultrasonidos) 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 usar para cuantificar la rigidez de un material. En la técnica IA el objeto bajo estudio es impactado por un objeto sólido pequeño. 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. Por otra parte, la disponibilidad de cámaras digitales permite el registro de imágenes para estudiar procesos físicos, biológicos y químicos. Por ejemplo, se puede monitorear el patrón de luz reflejado por la superficie de un objeto antes y después de ser sometido a un esfuerzo mecánico determinado. La diferencia entre las imágenes, usando técnicas básicas de procesamiento de imágenes, permite en principio cuantificar la deformación que experimenta el objeto bajo estudio. En este trabajo estudiamos experimentalmente la rigidez de bloques de pavimento mediante dos procedimientos. En el primer procedimiento se aplica la técnica IA para analizar las señales acústicas detectadas por dos sensores de sonido, y se cuantifica la entropía de Shannon en el espacio de configuración definido por las señales acústicas detectadas. En el segundo procedimiento se aplica un método basado en el procesamiento de las imágenes obtenidas de los patrones de luz reflejada por el bloque antes y después de a diferentes grados de presión, y se calculan la entropía global y la intensidad media de las imágenes.

Representación en series de Bessel-Fourier en coordenadas polares de algunas funciones conocidas

Con la finalidad de hacer un procedimiento matemático más versátil o llevar a una forma más clara un resultado se hace uso de la representación en series de Bessel-Fourier de alguna función, de manera muy frecuente, de forma unidimensional; sin embargo, hay problemas que requieren el uso de estas series de forma bidimensional, usando coordenadas polares. Debido a ello, en este trabajo se presenta un estudio teórico de las series de Bessel-Fourier en coordenadas polares de algunas funciones conocidas, usando diferentes órdenes de las Funciones Bessel, así como una combinación de estos y se compara la diferencia con la función original con la finalidad de mostrar cuál de las representaciones converge más rápido o requiere menos términos para tener una representación aceptable y, por lo tanto es más conveniente desde el punto de vista práctico.

Efectos de correlación circular en enfocamiento fuerte de un vórtice parcialmente coherente

Durante la última década el interés en vórtices ópticos ha incrementado y, por tanto, varios grupos han explorado las propiedades prácticas y teóricas de estos vórtices, particularmente los formados con luz completamente coherente. Sin embargo, aquellos formados con luz parcialmente coherente y estructura de correlación no convencional son un área relativamente nueva con múltiples aplicaciones. La Representación en Modos Coherentes (RMC) ha demostrado ser un método muy útil para la generación y análisis de diversas clases de campos y vórtices parcialmente coherentes. En este trabajo empleamos la RMC para sintetizar un vórtice con estructura de correlación circular y estudiamos sus propiedades de enfocamiento en el régimen de abertura numérica alta. Usando el formalismo de Richards-Wolf calculamos numéricamente el campo en el plano focal y su correspondiente densidad espectral. Describimos los resultados de la simulación computacional del vórtice parcialmente coherente enfocado y su dependencia con la carga topológica.

Estudio de las propiedades ópticas nolineales de un material hiperbólico basado en un sistema multicapas $Ru/TiO_2$

En este trabajo se presentará el estudio de las propiedades ópticas nolineales de un material hiperbólico diseñado para tener un punto de permitividad casi cero cerca de la longitud de onda del láser empleado. El material está basado en un sistema nanolaminado multicapas combinando un metal (Rutenio) y un dieléctrico (Dióxido de Titanio). La elección de este diseño fue con el motivo de obtener una respuesta nolineal de tercer orden reforzada, ya que al tener la longitud de onda del punto de permitividad casi cero cerca de la longitud de onda del láser, nos permite en principio tener un reforzamiento resonante de la respuesta nolineal. La respuesta nolineal fue estudiada utilizando la técnica de barrido en z usando un láser de Titanio-Zafiro pulsado de femtosegundos, y se observó la presencia una refracción nolineal caracterizada por $n_2 = 0.208 \pm 0.013 \,cm^2/GW$ y una absorción nolineal caracterizada por $\beta = -3.21 \pm 0.07 \times10^5 \,cm/GW$ nolineal. Aunque se utilizan pulsos de femtosegundos para evitar la presencia de efectos térmicos por absorción, la alta tasa de repetición característica de los osciladores de Titanio-Zafiro puede provocar la presencia de efectos térmicos acumulados. Por esto, es necesario estudiar el origen de la respuesta nolineal así como distinguir entre los efectos térmicos y los efectos electrónicos. Se estudió el origen de la respuesta nolineal agregando un cortador de haz de frecuencia variable a la técnica de barrido en z y se logró separar la respuesta térmica de la electrónica, encontrando los índices de refracción nolineal $n_2^{electronico} = 0.084 cm^2/GW $ y $ n_2^{termico} = 0.178 cm^2/GW$, los cuales son consistentes con el resultado previo.

Diseño y caracterización de Divisor de Haz en guía de onda de PDMS para producir ruido $1/f$

Existen muchos fenómenos físicos que producen una estadística de ruido del tipo $1/f$. Estos se encuentran, como el caos, entre un aparente orden (estadísticas subpoissonianas) y desorden (estadísticas poissonianas), debido a diversos factores que, por su gran variedad y cantidad, no se han podido generalizar satisfactoriamente. Por otro lado, los chips fotónicos se han convertido en herramientas cada vez más comunes en muchos ámbitos científicos. Uno de ellos, es la generación de llaves cuánticas (QKD), en la que es crucial producir estadísticas bien definidas para asegurar el buen funcionamiento de los protocolos de encriptación. El trabajo presente muestra el proceso de diseño y caracterización de un divisor de haz (BS) en guías de onda (en PDMS) que, al enviar fotones individuales provenientes de una SPDC, produce estadísticas con ruido del tipo $1/f$ (en uno de los puertos de salida) para coadyuvara a la comprensión de esta estadística, además de su futura aplicación en protocolos de encriptación cuánticos.

Análisis de rayos y modos en guías de onda con perfil de índice paraboloidal

La reflexión y refracción de la luz son fenómenos conocidos desde los inicios de la óptica, fueron la base conceptual del diseño de instrumentos ópticos como el telescopio y microscopio y continúan siendo fundamento teórico para el desarrollo de novedosas aplicaciones como las guías de onda y fibras ópticas. Una guía de onda básica consta de un material dieléctrico transparente, llamado núcleo, de cierto índice de refracción rodeado por un segundo medio dieléctrico, llamado recubrimiento, de menor índice de refracción. Cuando un rayo de luz penetra en el núcleo al propagarse incide en la interfaz núcleo-recubrimiento experimentando reflexión bajo dos situaciones; reflexión parcial si el ángulo de incidencia es menor al ángulo crítico, lo que lleva a múltiples pérdidas en reflexiones sucesivas, o reflexión total interna si el ángulo de incidencia es mayor al ángulo crítico lo que da por resultado que el rayo quede confinado en el núcleo y se propague prácticamente sin pérdidas, derivando de aquí el nombre de guías de onda ópticas de escalón. Para mejorar las condiciones de la guía de onda posteriormente se construyó un núcleo cuyo índice de refracción es función de la posición, teniendo el mayor valor en eje y con una disminución gradual en la dirección radial hasta alcanzar el valor del índice de refracción del recubrimiento en la frontera con dicho medio, las cuales son conocidas como guías de onda de índice graduado. La forma en que decrece el índice de refracción es denominada el perfil de la guía de onda. En el presente trabajo se analiza la propagación de la luz a través de una guía de onda de escalón y de una guía de onda de índice graduado con perfil paraboloidal, para hallar haciendo uso de la óptica de rayos las soluciones a la ecuación de rayos y mediante la óptica electromagnética los modos de propagación en la guía. Se muestran gráficamente los resultados obtenidos con un programa en Matlab, se discuten sus propiedades y se comparan ambas soluciones.

Análisis experimental de la distorsión en un sistema óptico simple

El presente trabajo expone un estudio experimental del comportamiento del coeficiente de distorsión en función de la distancia objeto para un sistema óptico simple. El sistema caracterizado está conformado por un doblete acromático comercial, mediante el seguimiento de un método de calibración tradicional donde se utiliza una placa de calibración de precisión la cual cuenta con un patrón de manchas. La captura de imágenes se realizó mediante un sensor de imagen CMOS. Para la determinación del coeficiente de distorsión se encontró la relación entre las distancias radiales de los centroides de las manchas en la imagen, respecto al eje óptico, en función con la correspondiente distancia radial de las manchas objeto, ajustando los datos a un polinomio impar de tercer orden, cuyo coeficiente del término lineal corresponde a la amplificación transversal, mientras que el coeficiente del término cúbico corresponde al coeficiente de distorsión. Con un análisis de imágenes a diferentes distancias objeto de aproximadamente un rango entre 80 a 200 mm se genera una curva experimental del comportamiento del coeficiente de distorsión, ratificando el comportamiento no simple, lineal o constante, a diferentes distancias objeto, el cual tiende a crecer de forma monótona, en valor absoluto, y tiende a un valor finito para distancias objeto grandes. Estos resultados se compararon de forma cuantitativa con cálculos teóricos de referencia utilizando un software de diseño óptico simulando el sistema óptico bajo prueba. Adicionalmente, se encontró una dependencia crítica con la alineación del sistema experimental; esencialmente se estudiaron factores como la inclinación y el desenfoque de la placa de calibración. Se realizaron pruebas cuantificando los errores que introducen estos factores, examinando conjeturas que den explicación al incremento del error así como el desarrollo de modelos y criterios durante la calibración que compense dichas variaciones.

Deposito de pigmentos orgánicos en películas delgadas metálicas de zinc y titanio

Las películas metálicas han demostrado excelentes respuestas ópticas con estudios de síntesis y procesado mediante láseres, aplicaciones en celdas solares o para dispositivos electrónicos, entre otros. Por otro lado, las películas de Grana Cochinilla e Hibiscus Safdariffa han presentado respuestas de tercer orden y automodulación de fase. En este trabajo se presenta el estudio de la elaboración de películas metálica-orgánicas. Se utilizaron películas delgadas metálicas de Zinc y Titanio depositadas en sustratos de SiO2 por la técnica de sputtering, donde se realizó un depósito de pigmento orgánico de Grana Cochinilla o Hibiscus Sabdariffa por medio de la técnica de sol-gel. Se estudia la técnica de depósito entre estos dos tipos de películas (metálicas-orgánicas), se muestra la caracterización por microscopía óptica y espectroscopía Raman de las películas de ZnO/Grana Cochinilla o Hibiscus Safdariffa, de la misma manera para la película de TiO2. Se analiza la tonalidad de la nueva película, el control del espesor y la respuesta al incidir el haz de un láser. Se busca identificar los parámetros nuevos de estas películas para futuros estudios de laboratorio.

Solución a las ecuaciones de tasa para un láser de Nd:YAG en onda continua

Se realizó una revisión exhaustiva del trabajo “Edge-Pumped Quasi-Three-Level Slab Lasers: Design and Power Scaling”, por los autores Todd S. Rutherford et-al, entre otras bibliografías referentes al estado del arte en cuestión. Se resolvieron las ecuaciones de tasa para una inversión de población en un láser de cuasi-tres niveles energéticos, de pulso continuo, usando Nd:YAG como elemento activo. Se realizó una simulación numérica de las ecuaciones de tasa usando un algoritmo en Python aplicado al sistema de ecuaciones diferenciales Lotka-Volterra para dinámica poblacional. Se obtuvo como resultados los diagramas de fase y gráficas de comportamiento poblacional respecto al tiempo.

Paquimetría óptica con lámpara de hendidura en lentes simples

Se describe la instrumentación experimental del método de paquimetría óptica con lámpara de hendidura para determinar, sin contacto, el espesor central de lentes simples. El haz de luz estrecho de la lámpara de hendidura que describe un plano vertical se proyecta sobre el vértice de la primera superficie de la lente, el haz transmitido se propaga hasta la segunda superficie; la luz esparcida en cada superficie permite observar ambos puntos de incidencia al mismo tiempo con un microscopio colocado de forma que evite la luz especular; la separación transversal entre ellos se conoce como el espesor aparente. Al ocular del microscopio se le adaptó una webcam para la adquisición de imágenes; se desarrolló una interfaz gráfica de usuario en Matlab para el procesamiento de la imagen, de ésta se obtiene un perfil de intensidad y se obtienen sus máximos; la distancia entre ellos determina el espesor aparente de la lente. Se utiliza una expresión implícita desarrollada por Brennan, N. A., et. al. [1] que relaciona el espesor aparente con los ángulos de iluminación y observación, así como el índice de refracción y radio de curvatura con el espesor verdadero; para obtener el espesor real se desarrolló un algoritmo de aproximación que se incluye como parte de la interfaz de usuario. Esta metodología se probó con dos lentes esféricas: una lente oftálmica convencional y una lente de contacto con parámetros de radio de curvatura promedio a una córnea humana. Los resultados obtenidos muestran un error de 1.4% y 3.4%, respectivamente, lo que sugiere un buen método para determinar el espesor central sin contacto en lentes simples y se espera aplicarlo a la medición del espesor corneal con ciertas adecuaciones. [1] Brennan, N. A., Smith, G., Macdonald, J. A., & Bruce, A. S. (1989). Theoretical principles of optical pachometry. Ophthalmic and Physiological Optics, 9(3), 247-254

Estudio del acoplamiento de campos electromagnéticos a superficies metálicas a través de la densidad local de estados

En este trabajo estudiamos el acoplamiento de campos electromagnéticos a superficies metálicas que soportan un modo plasmónico. Los plasmones polaritones de superficie son campos confinados que guían la luz de manera eficiente en elementos de escala nanométrica. El acoplamiento de la luz a las superficies se puede cuantificar por medio de la conversión del campo a un modo confinado. Esto se puede determinar a través de la razón de decaimiento, \[\Gamma_{SP}/\Gamma_{0}\]. Para ello, usamos el concepto de densidad de estados, que son importantes para calcular este cociente. Se abordan varios materiales, metálicos y dieléctricos. Se muestra que las condiciones geométricas, las cuales pueden variar, son una componente de versatilidad a la hora de plantear futuras aplicaciones.

Generación de radiación electromagnética en frecuencias de 384 THz a 769 THz usando material termocrómico como medio fluorescente

En este trabajo de investigación se propone la generación de luz blanca mediante el uso de una fuente de excitación de luz con longitud de onda en el ultravioleta y la combinación de fluorescencia que presenta un material termocrómico. Se presentan resultados de la tonalidad establecidas en el diagrama de cromaticidad y el espectro de luz que se genera. Además, se presenta la caracterización de como la tonalidad de la luz generada cambia en función de la temperatura en un intervalo de 0° C a 50 °C.

Simulación numérica del factor de amplificación de la señal SERS de una NP metálica funcionalizada y bajo un ambiente de esferas dieléctricas

Este trabajo se encuentra motivado por la potencial aplicación como sustratos SERS de películas compositas (esferas dieléctricas en arreglo FCC y nanopartículas (NPs) metálicas en los intersticios) obtenidas por el método de evaporación. El factor de realce de la señal SERS (SERS-EF) se ha estimado empleando la aproximación de dipolo discreto. Para la simulación numérica se ha considerado NPs de Au y Ag, funcionalizadas con una capa de ácido ascórbico y ácido tánico, respectivamente. Además, se considera esferas dieléctricas de SiO2 con cierto grado de porosidad. Se presentan intensidades de campo eléctrico cercano,|E|, cuyo valor a la cuarta potencia se relaciona con el SERS-EF de una sola molécula.

Desarrollo de un sensor de temperatura con fibra óptica utilizando un material termocrómico (2,4,5 tryphenilimidazole)

El presente trabajo está enfocado al desarrollo de un sensor de fibra óptica de temperatura. Para llevar a cabo este estudio se realizó una investigación experimental en donde se utilizó una fibra óptica multimodo adelgazada con ácido fluorhídrico al 100%, la cual fue recubierta con una mezcla compuesta por 2,4,5-trifenilimidazol. La caracterización del sensor se realizó utilizando un láser tipo pigtailed en donde se utilizó una longitud de onda de 1550 nm, un equipo de control de temperatura Northwesth Qpod y un medidor de potencia PM320 de thorlabs. Los resultados obtenidos muestran características interesantes como repetitividad, una sensibilidad de 10.6 uW/°C y un rango de 0 a 100 °C, los cuales son característicos para un sensor de temperatura.

Estudio Ab Initio de las Propiedades Estructurales, Electrónicas y Ópticas de la Perovskita BaSnO3 Dopada con Nb

Se utilizaron la teoría del funcional de la densidad en conjunto con la aproximación de potencial de intercambio y correlación de Gradiente Generalizado (GGA) para estudiar las propiedades ópticas, estructurales y electrónicas, del óxido de bario y estaño dopado con niobio con un 12.5% de concentración de dopaje. El niobio induce bandas de energía en la parte inferior de la banda de conducción, el nivel de fermi se desplaza arriba a la banda de conducción, indicando el comportamiento de un semiconductor de tipo n. El dopante mejora la transmitancia en el rango visible del óxido de bario y estaño. Estas características sugieren que el BaSnO3 dopado con Nb es un prometedor óxido transparente conductor potencialmente útil para aplicaciones opto-eléctricas.

Cálculo de propiedades ópticas no lineales de tercer orden de haluros de colina – urea

Los solventes eutécticos profundos (DES, por sus siglas en inglés) surgen como una alternativa más ecológica y de fabricación sencilla a los líquidos iónicos tradicionales, pues presentan propiedades similares, con las ya mencionadas ventajas. Dentro de los primeros DES reportados se encuentra el formado por cloruro de colina y urea (ChCl- Urea) en una relación molar 1:2, siendo además el más utilizado. También se han reportado el uso y síntesis de otros DES similares empleando bromuro de colina y fluoruro de colina. Si bien, sus propiedades electroquímicas han sido estudiadas, muy pocos reportes se han encontrado describiendo sus propiedades ópticas lineales y no-lineales. En el presente trabajo, reportamos los resultados teóricos sobre cálculos de hiperpolarizabilidades de primer y segundo realizados mediante métodos ab initio para ChX – Urea (con X= F, Br, Cl, I). Para ello se partió del diseño y optimización de los ChX utilizando HF/6-311G(d,p) y M06-2X/6-311G(d,p) como niveles de teoría. Después fueron añadidas las dos moléculas de urea y seguido de una optimización geométrica con los mismos niveles de teoría. Posteriormente se procedió a la determinación de su espectro de absorción mediante teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo empleando el funcional M06-2X. Por último, se determinaron sus hiperpolarizabilidades estáticas y dinámicas a 532 nm, debido a que es una longitud de onda típica de trabajo. Se observó que el haluro juega un rol importante en el comportamiento de estas propiedades.

Propiedades ópticas teóricas y experimentales de un complejo dicatiónico de Er(III)

Los complejos formados por compuestos lantánidos han sido de interés debido a sus aplicaciones como catalizadores, removedores de gases y sus propiedades ópticas únicas debido a la presencia de orbitales f en la última capa. En este trabajo presentamos la síntesis de un complejo de Er3+ con ácido vinilbenzóico y 1, 10-fenantrolina, se obtuvo su espectro de absorción, así como su estructura cristalina por difracción de rayos X de monocristal. De manera análoga se realizaron cálculos semiempíricos para determinar su estructura empleando SPARKLE/RM1 y SPARKLE/PM6. Posteriormente se procedió al cálculo de su espectro de absorción empleando ZINDO/S como nivel de teoría. En ambos casos se encontró buena concordancia con los valores experimentales. Por último, se determinaron sus propiedades ópticas no lineales mediante el cálculo de primera y segunda hiperpolarizabilidad.

Efecto de nanopartículas de Au y Ag en la emisión de tierras raras

El campo electromagnético local mejorado excitado en las nanopartículas metálicas exhibe una aplicación potencial en varias áreas. El acoplamiento resonante de los plasmones de superficie a los centros luminosos puede moderar fuertemente las propiedades de los espectros de emisión, la intensidad, la tasa de decaimiento radiativa e incluso la polarización de la radiación del espectro, o la denominada fluorescencia potenciada por plasmón. Debido a la baja eficiencia de emisión y a la pequeña sección de absorción de iones de tierras raras, la fotoluminiscencia mejorada con plasmón ha atraído una atención creciente recientemente [1]. En este trabajo, se estudió la dependencia de la emisión de los iones de tierras raras, como donantes y aceptores, con el tamaño de nanoesferas de oro y plata con diámetros de 10 a 100 nm. Posteriormente, estudiamos la emisión de estos iones en función de la concentración de donantes y aceptores, variando estos de 25 a 75. Para ello, se implementó el modelo de Förster incorporando la herramienta de código libre MNPBEM [2]. De la emisión calculada se desprende claramente que las propiedades ópticas dependen en gran medida del tamaño de las nanopartículas, se obtuvo que las condiciones óptimas para nanopartículas de plata son: diámetro de 26.9221 nm y longitud de onda de excitación de 409.4667 nm y para nanopartículas de oro son: diámetro de 72.7662 nm y longitud de onda de excitación de 578.4167 nm. Con estas condiciones, la emisión de aceptores mostró un incremento a medida que aumentaba su concentración y la emisión de donantes disminuyó al aumentar el número de aceptores. Además, la emisión de aceptores y donantes mostraron también un incremento a medida que aumentaba la concentración de donantes. Finalmente, la amplificación promedio de la emisión de donantes y aceptores obtenida con nanopartículas de Au fue 2.251 y con nanopartículas de Ag fue 6.2524.

Análisis de la generación y detección de ondas evanescentes en reflexión total interna

La reflexión total interna es un fenómeno óptico que tiene lugar cuando las ondas de luz que se propagan en un medio óptico con cierto índice de refracción inciden en la frontera con otro medio con un índice de refracción menor, a un ángulo de incidencia mayor al ángulo crítico. De acuerdo a la ley de Snell el ángulo crítico es el ángulo de incidencia para el cual el ángulo de transmisión alcanza un valor de 90°, como consecuencia la luz no puede transmitirse al segundo medio y permanece en el primer medio obedeciendo la ley de reflexión. Para describir la reflexión a ángulos de incidencia mayores al ángulo crítico en la ley de Snell es necesario considerar valores complejos de las funciones trigonométricas lo que lleva a que no haya un flujo neto de energía a través de la frontera. Sin embargo la reflexión no puede suceder sobre la interfaz, una superficie bidimensional sin espesor, es necesaria la interacción entre cierto número de átomos del medio material y un número muy grande de fotones individuales que son absorbidos y reemitidos, es decir las ondas de luz penetran una cierta profundidad de capa en el segundo medio generando las llamadas ondas evanescentes que se producen a partir de la interfaz, cuando la onda incidente sufre reflexión total interna y una pequeña parte de la onda se empieza a propagar en el segundo medio donde rápidamente decae ya que el campo eléctrico de una onda evanescente decae exponencialmente con la distancia desde la interfaz donde se forma. Las ondas evanescentes son usadas en instrumentos fotónicos y nanofotónicos para transferencia de energía resonante y en sensores de guías de onda, en resonadores dieléctricos de micro esferas, etc. En este trabajo se analizan las condiciones para la generación de ondas evanescentes así como sus propiedades, características y detección mediante la reflexión total interna frustrada.

Estudio de la propagación de luz en una guía de onda óptica con perfil de índice de refracción de tipo secante hiperbólica

Una guía de onda óptica es una estructura capaz de guiar flujo electromagnético en dirección paralela a su eje de propagación. Su funcionamiento se basa en el confinamiento de las ondas electromagnéticas por reflexión total interna en un medio dieléctrico transparente, llamado núcleo, de cierto índice de refracción rodeado por un segundo medio dieléctrico, llamado recubrimiento, de menor índice. Las guías de onda ópticas son estructuras básicas para el desarrollo de dispositivos de óptica integrada, láseres, amplificadores y moduladores, son elementos fundamentales de las telecomunicaciones donde son conocidas como fibras ópticas. Geométricamente los rayos de luz que inciden en la interfaz núcleo-recubrimiento con un ángulo de incidencia mayor al ángulo crítico se mantienen confinados dentro del núcleo. Cuando la guía de onda tiene un perfil de índice de refracción graduado los rayos de luz se curvan siguiendo trayectorias armónicas. Al hacer el análisis a través de ondas electromagnéticas las soluciones a la ecuación de onda que satisfacen las condiciones de frontera adecuadas para campos eléctricos y magnéticos dan por resultado ondas confinadas que se acoplan dentro de la guía, a las cuales se les conoce como modos característicos de la guía de onda. Un caso especial de guía de onda es la que se autogenera en un medio óptico no lineal positivo cuando un haz láser al propagarse en el medio modifica su índice de refracción produciendo un perfil de la forma secante hiperbólica. A las ondas auto-atrapadas que se guían se les conoce como automodos o solitones y pueden explicarse matemáticamente como soluciones a la ecuación de onda no lineal que permite soluciones en forma de paquetes de onda localizados. En este trabajo se analizará desde el punto de vista geométrico los rayos confinados en una guía de onda con perfil de índice de refracción de tipo secante hiperbólica y desde el punto de vista electromagnético se obtendrán los automodos de la guía de onda.

Metodología para el diseño de un biosensor de guía de onda óptica

En este trabajo se presenta la metodología para el diseño de un biosensor óptico basado en el principio de teoría de modos acoplados. Se estudia la influencia de las diferentes variables implicadas en una estructura de acoplador direccional de alúmina en sustrato de SiO para detectar niveles de glucosa. La presencia del analito en la zona de detección provoca un cambio de índice de refracción, que a su vez cambia la longitud de acoplamiento, este cambio se compensa ajustando la longitud de onda del haz que se propaga en la guía, obteniendo así, una relación de concentración de glucosa y cambio de longitud de onda. Se ha demostrado que este tipo de biosensores tienen un alto potencial para detectar diferentes sustancias.

Interfaz gráfica para monitoreo de vibración en puentes de concreto

Este artículo presenta el diseño de una interfaz gráfica aplicada al Monitoreo de Salud Estructural, específicamente a la detección de vibración en puentes de concreto. Uno de los problemas en este tipo de aplicación es identificar vibración y esfuerzos asociados a vehículos o al mismo puente que afectan la respuesta del puente. Para adquirir los datos de un sensor de vibración de fibra óptica se requiere conectar a la salida un foto-detector y convertir la potencia óptica a voltaje. Este es acondicionado a una tarjeta de adquisición de datos, para poder comunicarse con la interfaz desarrollada en el entorno de Labview. El diseño de la interfaz consta de dos gráficos, en los que se visualiza la gráfica de la señal de entrada proveniente del sensor de fibra, y la gráfica del nivel de potencia usando transformada rápida de Fourier que sirve para analizar la frecuencia de la señal. Además, es necesario del uso de indicador de los niveles de amplitud y frecuencia mediante una serie de bloques de algoritmos y procesamiento de señales, esto con la finalidad de observar la frecuencia de la vibración que como se menciona es un parámetro importante para el monitoreo de puentes de concreto. Finalmente se puede capturar los datos obtenidos y exportarlos en archivos tipo Binario, Text y Excel, de igual manera se capturan las imágenes de las gráficas, para análisis posteriores, diversas pruebas, o reportes de investigación en los que se requiera de ellos.

Diseño y desarrollo de un absorbedor saturable para la generación de pulsos ultracortos

En este trabajo de investigación se presenta el diseño y desarrollo de un absorbedor saturable, elemento que se coloca en la cavidad de un láser de fibra óptica que permite la conmutación para la generación de pulsos. Actualmente, existe un gran número de absorbedores saturables, sin embargo, se continúa con el estudio de materiales que puedan ser útiles para tal fin. Los materiales termocrómicos presentan cambios en sus propiedades ópticas en función a la temperatura y esto se ha estudiado a través de experimentos que involucran a la absorbancia como función de la temperatura. Se presenta la caracterización del material termocrómico depositado en una fibra taper elaborada por ataque químico. Para la caracterización no lineal de la muestra se utiliza un láser infrarrojo de 1550nm, un amplificador de fibra dopada con erbio para tener potencias altas y un fotodetector.

Simulación de la ley de Malus mediante redes neuronales

Se propone un modelo matemático utilizando el concepto de cadenas de Markov para el estudio de la propagación de luz polarizada mediante un arreglo sencillo de la ley de Malus para algunos medios. Se propone un modelo que represente el uso de la polarizadores mediante el concepto de la programación orientada a objetos y posteriormente se le dan valores de entrada en un arreglo vectorial de tres dimensiones, luego se propone un medio mediante la representación de una matriz de transferencia y se realiza la propagación de la luz en este esquema. Se obtiene un esquema del cambio de luz por medio de una matriz de transferencia. Mediante la utilización de redes neuronales se puede modelar la polarización y su comportamiento para caracterizar las propiedades ópticas de diversos materiales.

Desarrollo de un inteferómetro Mach-Zender con impresión 3D y granito epòxico

El granito epóxico es de uso frecuente en instrumentos de precisión como centros de maquinado y mesas ópticas debido a sus propiedades mecánicas como la estabilidad térmica y absorción de vibraciones. Se propone el uso modelos impresos en 3D con refuerzo en granito epóxico para la construcción de un interferómetro tipo mach-zender, con un sistema para la medición cuantitativa de fase buscando integrar el diseño optomecánico de forma compacta, precisa, y con la posibilidad de uso fuera de la mesa óptica, para observar muestras biológicas. En este trabajo se propone el uso de impresión 3D y granito-epóxico para la construcción de instrumentos ópticos que brinden tanto prototipado rápido como estabilidad térmica y absorción de vibraciones mecánicas.

Medición de la actividad óptica de la miel mediante espectroscopía UV-Vis

La miel es conocida en todo el mundo y se utiliza principalmente como saborizante, alimento o medicamento. Contiene monosacáridos como fructosa y glucosa además de disacáridos como sucrosa, maltosa entre otros; también puede contener vitaminas B, C y antioxidantes. Se sabe que algunas sustancias, como la miel, presentan actividad óptica que se manifiesta mediante la rotación y cambio de orientación de la polarización de un haz de luz que pase a través de ellas. La actividad óptica se puede interpretar como birrefringencia, por lo que se dice que estas sustancias exhiben dos índices de refracción. Cuando un haz de luz polarizado pasa a través de la miel, la existencia de los dos índices de refracción produce una diferencia de camino óptico entre las componentes ortogonales de la luz, es decir, se introduce un cambio de fase en el haz de luz provocando un cambio y/o rotación de su estado de polarización. En este trabajo se presenta la medición de la actividad óptica de la miel karo usando un espectrofotómetro en el rango UV-Vis. Para ello se obtuvieron los espectros de transmitancia y absorbancia de la miel karo colocada entre dos polarizadores lineales. Se consideraron dos casos, en uno de ellos los ejes de transmisión de los polarizadores se colocaron perpendiculares entre sí y en el segundo caso con los ejes de transmisión paralelos. A través del análisis de las curvas de los espectros obtenidos es posible medir el cambio de fase que introduce la miel en el haz de luz que pasa por la muestra y, de esta manera, medir la actividad óptica. Se muestran los resultados experimentales obtenidos.

Diseño y construcción de un elipsómetro

La luz polarizada proporciona información de las propiedades ópticas de la materia cuando interacciona con ésta. Estas propiedades pueden ser el índice de refracción, el espesor, estructura, entre otras. Para obtener esta información es necesario medir y representar adecuadamente el estado de polarización del haz de luz que incide y se refleja en la materia, así como representar matemáticamente la muestra de material que se analiza. Los instrumentos que permiten realizar este tipo de mediciones se conocen como elipsómetros y constan de un haz de luz monocromático polarizado que incide a un ángulo fijo sobre una muestra y mediante un detector se mide el estado de polarización del haz de luz reflejado. Estos instrumentos se encuentran comercialmente disponibles con una configuración que permite colocar la muestra en forma horizontal sobre una plataforma para ello dispuesta. Sin embargo, en algunos procedimientos experimentales no es posible colocar la muestra en forma horizontal por lo que estos instrumentos resultan poco prácticos. En este trabajo se presenta un elipsómetro versátil que permite colocar la muestra en forma horizontal o vertical, cambiar el ángulo de incidencia y/o cambiar la longitud de onda del haz incidente. También se presentan las ecuaciones adecuadas para cada configuración a fin de obtener la medición de los índices de refracción complejos de una muestra.

Simulación de un Sistema de Tomografía de Coherencia Óptica de Dominio Temporal

La tomografía de coherencia óptica (OCT por sus siglas en inglés) es una técnica de formación de imágenes transversales de alta resolución (1-15μm), con buena capacidad de profundidad (hasta 12mm), no invasiva y sin contacto, lo cual permite analizar la microestructura interna de muestras como materiales o tejidos. La OCT se basa en la interferometría, usando una fuente de luz de baja coherencia centrada en la región del infrarrojo cercano. El método de detección es mediante un interferómetro de Michelson, en el cual uno de los espejos es móvil y en el otro brazo, el espejo se sustituye por la superficie muestra. El espejo móvil, al desplazarse una distancia conocida, genera un retardo en la trayectoria que viaja la luz, correlacionado con la luz retrodispersada por la muestra, de manera que graficando la distancia de escaneo (desplazamiento del espejo de referencia) contra la intensidad de la señal se obtiene un perfil de profundidad de la muestra, conocido como A-Scan o escaneo axial; mediante un escaneo lateral o B-Scan se produce un conjunto de datos bidimensionales que representan la retrodispersión óptica en un plano de sección transversal de la muestra, y realizando un escaneo longitudinal o C-Scan es posible obtener varias imágenes transversales que proporcionan información tridimensional de la muestra. Las características únicas de esta tecnología permiten una amplia gama de aplicaciones tanto clínicas como de investigación. Actualmente existen diferentes tipos de OCT, y en este trabajo se pretende explicar el principio de operación y funcionamiento de un OCT de dominio temporal mediante simulaciones numéricas, para lo cual se creó una interfaz gráfica de usuario que permite introducir los valores de los parámetros involucrados en la teoría de OCT como son: longitud de onda central, ancho espectral, entre otros. También muestra las imágenes resultantes de un escaneo axial, lateral y longitudinal obtenidas al aplicar esta técnica a superficies hipotéticas.

Análisis mecánico cuántico de la absorción multifotónica

Se presenta un análisis mecánico cuántico sobre la absorción multifotónica, para obtener mediante esté, los coeficientes de absorción lineal y no lineales de orden superior. Se analiza la formación de bandas de absorción para nanovarillas de oro en función de su tamaño, y se analiza el proceso de absorción de dos fotones para dar explicación a los fenómenos de absorción saturable y reversible en nanovarillas de oro en solución coloidal para longitudes de onda en el régimen resonante

Inversión de la banda de reflexión de cristales líquidos colestéricos en presencia de campos eléctricos y colorantes láseres añadidos

Los cristales líquidos son sustancias que comparten características de los líquidos y los sólidos. El primer uso que se le dio a estos cristales fue para las pantallas de las primeras calculadoras de bolsillo que sacó la industria, para después utilizarse en las primeras pantallas planas LCD. De igual forma, las mismas propiedades que hacen a un cristal líquido útil en estas pantallas los hace potencialmente útiles como componentes para biosensores, aplicación láser o grabados ópticos. En este trabajo de investigación se muestra que la banda de reflexión selectiva del cristal líquido colestérico es reversible ante la aplicación a la muestra de dos distintos colorantes láser: DCM y Rodamina 6G, por separado y en presencia de campo eléctrico, con el propósito de que sea un grabador óptico, siendo esto posible si, al quitar el campo eléctrico, se recupera la información óptica con la que se contaba, esto es, recuperando la banda de reflexión original sin campo eléctrico aplicado.

Estudio y caracterización de impresora 3d para la fabricación de componentes ópticas

En este trabajo se presenta la caracterización de una impresora de resina litográfica comercial 3D de la marca Formlab modelo Form 3, la cual será empleada para la fabricación de superficies ópticas. Esta caracterización consistió en la medición de la transmisión, índice de refracción, así como las características geométricas de piezas impresas tales como espesor, diámetro y radio de curvatura. El índice de refracción se midió en un refractómetro, lo que permitió mediciones en longitudes de onda en un rango de los 400 nm a los 800 nm, para la transmisión se midió utilizando un espectrógrafo UV-Vis onda en un rango de los 400 nm a los 800 nm.

Simulación monte carlo para estudio de propagación de luz en aplicación de terapia de inactivación fotodinámica sobre especies de interés veterinario

Existe una variedad de enfermedades que se transmiten por vectores que por influencia de cambio climático han expandido su área de prevalencia. En el caso de la rickettsiosis, es una enfermedad de tipo bacteriano que se transmite a través de la mordedura de la garrapata (Rhipicephalus sanguineus). En México los casos se presentan principalmente en regiones áridas, donde las personas tienen constante interacción con animales domésticos o de granja que portan especímenes infectados de este organismo. Este espécimen puede transmitir la enfermedad a las siguientes generaciones desde el ovocito. La inactivación fotodinámica ha mostrado resultados favorables en casos similares y sin efectos colaterales tanto en el ambiente como en el espécimen donde se aplica, por lo que se considera como una posible técnica de mitigación para esta enfermedad. La terapia fotodinámica es una técnica emergente que ha reportado su efectividad en tratamiento de inactivación. La técnica funciona mediante un fotosensibilizador introducido en un sistema biológico el cual es irradiado con una longitud de onda específica para dicho compuesto, lo cual ocasiona la liberación de 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 de la propagación de luz en ovocitos. Los resultados de este trabajo permitirán el desarrollo de protocolos específicos de inactivación fotodinámica en especies de interés veterinario.

Enlace óptico de microparticulas inducido por gradiente de temperatura

En este trabajo se presentan resultados experimentales en el área de la micromanipulación óptica, en el cual se ha observado el fenómeno de enlace o acoplamiento óptico colectivo de micropartículas dieléctricas Mie en su sistema estándar de pinzas, debido al incremento de temperatura local por absorción de luz de una partícula metálica presente en la muestra la cual es enfocada. Tales observaciones dependen principalmente de la polarización del haz y de la distancia de separación entre las partículas, en acuerdo con las primeras predicciones teóricas.

Obtención de imágenes tridimensionales mediante material fotosensible

La imagen tridimensional que se obtiene mediante la interferencia de dos haces de luz es un holograma. Parte de la luz incide en el objeto del que se quiere obtener un holograma y parte de la luz incide en el material fotosensible. Al dejar ese sistema estático, la superficie del material fotosensible “memoriza” los rayos incidentes, comportándose como una rejilla de difracción, ya que el material fotosensible que difracta los haces incidentes de tal manera, que adoptan una forma igual a la que tenían al reflejarse en el objeto usado. Se observa el objeto como si éste estuviera presente, a pesar de haberlo retirado, cuando al observar a través del material fotosensible incide sobre él una luz igual a la de la fuente de luz utilizada. Este comportamiento óptico, permite concluir que la luz emitida por un objeto contiene la información completa de su tamaño y forma.

Encriptación de imágenes mediante polarización

Se muestra el funcionamiento de las aplicaciones que tiene la polarización en particular dentro de la criptografía, partiendo de algoritmos que permiten encriptar imágenes. Así como una aplicación más tangible en la que la polarización puede encriptar la información, en una técnica conocida como Ghost Polarization Comunnication (GPC).

Fundamentos básicos de la obtención y visualización de estereogramas

Se enfatizan las principales formas de observación desde la identificación de relieves de las figuras que se quieren observar, haciendo uso de un “plano perpendicular”. Observando cómo ciertos parámetros influyen al momento de la percepción de las imágenes 3D que brindan los estereogramas de cualquier tipo, la distancia inter pupilar, la distancia de los ojos al papel, la profundidad de la imagen, etc. Resultando así, un proceso esquemático para obtener estas ilusiones ópticas, es decir, se pretende llegar a una guía bien elaborada, como apoyo de un artículo en donde se identifiquen las características importantes de los estereogramas donde se pueda optar por usar recursos tecnológicos o elaboración manual de estos. Concluyendo que es posible trabajar nuestros movimientos oculares para visualizar los estereogramas sin necesidad de algunos instrumentos ópticos y sentando las bases para la reproducción de estereogramas.

Respuesta óptica no lineal de nanopartículas de plata y zinc en la región de 1550 nm

En este trabajo se presenta el estudio experimental de la respuesta óptica no lineal de nanopartículas de Zinc (ZnNPs) y plata (AgNPs). Las muestras fueron colocadas sobre sustrato (cuarzo) en forma de película delgada. El comportamiento no lineal fue medido a través da la técnica de barrido en Z o Z-scan, para las configuraciones de apertura abierta y apertura cerrada empleando una láser infrarrojo de onda continua (λ = 1550 nm). Los datos experimentales obtenidos muestran que ambas películas tienen un comportamiento no lineal bajo la radiación láser utilizada, ambas exhiben una respuesta característica de un absorbedor saturable, lo cual corrobora su uso en la generación de pulsos ultracortos en cavidades láser de fibra óptica.

Análisis de Matriz de Coherencia para Regiones Focales Polarizadas Ortogonalmente

Las comunicaciones por el espacio libre tienen el potencial de transmitir información a velocidades muy superiores en comparación a las que utilizan radiofrecuencias, sin permisos especiales del gobierno y a mucho más bajo costo respecto a las que utilizan fibras ópticas. Una desventaja de este tipo de comunicaciones es la atenuación que la luz sufre en su camino a través de medio, principalmente por absorción y dispersión. La absorción puede ser disminuida escogiendo la longitud de onda optima según las características del medio y la dispersión mediante el control de la coherencia y polarización de la fuente. En este trabajo hacemos una descripción estructural, a través de la matriz de coherencia, de la luz de emerge de una placa zonal de Fresnel especialmente diseñada con el objetivo de controlar la coherencia espacial y la polarización. Se presenta el modelo matemático, la configuración experimental sugerida y resultados de simulaciones numéricas.

Aprendiendo el concepto de convolución y correlación con imageJ

Los conceptos de convolución y correlación son conceptos complicados de entender. Estos conceptos se estudian en la universidad en algún curso de óptica o en alguno de probabilidad. Sin embargo, aunque somos capaces de resolver algún problema que involucre estas operaciones o algoritmos, finalmente nos damos cuenta de que no se comprenden de la manera adecuada. Una herramienta que nos puede proporcionar mejor claridad para entenderlos es en el procesado óptico de imágenes, que se puede llegar a ver en algún curso de óptica de Fourier. Adicionalmente al tratamiento analítico para resolver algún problema de convolución o correlación es necesario el uso de algún software con el cual obtener resultados. Presentamos el software imageJ de acceso libre para usarlo y obtener estos algoritmos matemáticos que involucran las operaciones de convolución y correlación. En este trabajo se pretende utilizar dicho software para obtener resultados numéricos del uso de imageJ para los conceptos de convolución y correlación, de igual manera se presentaran gráficos para representar dichos procesos.

Reproducción numérica de curvas de barrido en Z para sistemas Au-Al2O3

La técnica de barrido en Z, es una técnica experimental para la determinación del índice de refracción no lineal y el coeficiente de absorción no lineal de medios delgados. En este trabajo se reproducirán numéricamente curvas experimentales obtenidas para Nanopartículas esféricas embebidas en matrices de zafiro, para iluminación pulsada a diferentes frecuencias de repetición.

Caracterización numérica de la respuesta no lineal de nanovarillas de Au en solución coloidal

La propagación de haces de luz intensos a través de medios dieléctricos induce cambios en el índice de refracción que pueden inducir fenómenos no lineales como el autoenfocamiento y autodesenfocamiento, el índice de refracción no lineal responsable de estos fenómenos puede determinarse usando la técnica de Z-scan, esta consiste en barrer un medio no lineal delgado alrededor del punto focal de un haz Gaussiano enfocado registrando la transmitancia a campo lejano. En este trabajo se presenta la reproducción numérica de curvas de barrido en Z correspondientes a refracción para nanovarillas de oro en solución coloidal bajo iluminación continua a 532 nm y para diferentes potencias incidentes.

Nuevo método de reconstrucción del frente de onda usando un sensor Shack-Hartmann

El Sensor Shack-Hartmann ($\mathbf{SSH}$) es utilizado en óptica visual, óptica adaptativa y pruebas ópticas para medir la forma del frente de onda. El $\mathbf{SSH}$ está compuesto por un arreglo de microlentes distribuidas en una cuadrícula. Cada lente colecta una parte del haz luminoso bajo estudio y lo enfoca en el plano focal común del arreglo de microlentes. Cuando el frente de onda es un plano se obtiene un patrón regular de manchas luminosas, pero si el frente de onda está aberrado el patrón de manchas se distorsiona; ese cambio de posición corresponde a la aberración transversal de rayo y se utiliza para calcular las pendientes y reconstruir al frente onda bajo estudio. En este trabajo proponemos implementar un algoritmo numérico iterativo para mejorar la reconstrucción del frente de onda utilizando un sensor Shack-Hartmann y las ecuaciones para la deformación del frente de onda. Para validar nuestro algoritmo proponemos; un frente de onda, como una combinación lineal de los polinomios de Zernike y un arreglo de microlentes. Calculamos numéricamente los patrones de manchas (sintéticos), estos se utilizan para reconstruir al frente de onda propuesto. Mostramos una comparación entre los resultados generados por nuestro algoritmo y los que arrojan tres métodos de reconstrucción ampliamente conocidos (Modal, Trapecio y Southwell). En nuestro algoritmo los errores $p\mbox{-}v$ y $rms$ disminuyen en tres órdenes de magnitud respecto a los valores que producen los otros métodos. Adicionalmente, presentamos la reconstrucción del frente de onda para un caso experimental.

Fibra cilíndrica con núcleo de un cristal líquido de fase azul

Consideramos un campo electromagnético que se propaga dentro de una guía de ondas cilíndrica cuyo núcleo consiste en un material en el que las moléculas alargadas tienen la tendencia a girar helicoidalmente. a lo largo de todas las direcciones perpendiculares a un vector dado que elegimos estar a lo largo del eje de la fibra. Este tipo de estructura se puede encontrar en algunos materiales nemáticos quirales como las fases azules. Establecemos las ecuaciones electromagnéticas que rigen la dinámica de todos los órdenes de modos de propagación y resolverlos numéricamente. Encontramos la estructura de la banda del mencionado sistema y se muestra que pueden clasificarse en modos cuasi-transversales magnéticos y eléctricos cuyas frecuencias de corte correspondientes están en algunos casos degeneradas. Finalmente, discutimos cómo se conforman los modos y sus condiciones para propagar ondas electromagnéticas.

Simulación numérica de la respuesta óptica de películas de metales puros y nitruros metálicos

El estudio de nitruros metálicos ha despertado gran interés científico por su integración en multicapas nanoestructuradas. Los nitruros de metales de transición de los grupos IVb-Vb-VIb constituyen una familia única de cerámicas conductoras debido a la riqueza de las propiedades físicas que presentan. En este trabajo, se reporta la Reflectancia, Transmitancia y Absorbancia de monocapas lisas, tanto de metales puros, ya sea Nb o Ti, como de sus respectivos nitruros NbN y TiN. La simulación numérica se llevó a cabo utilizando la Aproximación del Dipolo Discreto (DDA), implementada en el código DDSCAT (Discrete Dipole Scattering). Para el caso del Nb, se encontraron bandas ópticas en el espectro de reflectancia por debajo de 350nm, correspondiente a la región del UV cercano. El análisis de la función dieléctrica indica que estás bandas observadas corresponden en su mayoría a contribuciones por parte de transiciones de electrones interbanda. Se presenta además la comparación con resultados experimentales solo para el caso de películas delgadas de Nb.

Medición de la frecuencia cardiaca a través de un sensor interferométrico de fibra óptica

Se presenta una forma sencilla de detectar pulsos cardíacos a través de un sensor de fibra óptica instalado en una pulsera. Este sensor consta de una esfera de hidrogel transparente adherida a una fibra óptica monomodo proveniente de un acoplador de fibra 50:50, luz láser con longitud de onda de 650 nm, y un fotodetector el cual es conectado a un osciloscopio. Su funcionamiento se basa en un interferómetro Fabry-Perot, la cavidad está formada por la punta de la fibra óptica y la superficie de la esfera de hidrogel. La esfera que forma parte de la pulsera y que es colocada sobre la arteria radial de la muñeca sufre deformaciones debido al bombeo de sangre por el corazón. Estas deformaciones (variaciones de la cavidad Fabry-Perot) provocan corrimientos en las franjas de interferencia observadas en el osciloscopio con ayuda del fotodetector. A través del interferograma capturado es posible conocer la frecuencia cardiaca de la persona bajo estudio. Finalmente, es importante comentar que es posible detectar padecimientos del corazón a través del estudio del interferograma obtenido.

Cálculo de la posición real de la cámara para la prueba de la superficie de un espejo plano de grandes dimensiones mediante el método de Pantallas-Nulas

En un trabajo previo [1], se propuso un método basado en la técnica de Pantallas Nulas para evaluar la superficie de un espejo de grandes dimensiones, sin embargo, como resultado de la evaluación se obtuvo un valor Pico-Valle = 20 mm y un RMS = 8.6 mm, lo que mostraba claramente errores en la magnitud debido a problemas de alineación de las componentes experimentales. En este trabajo se hace un análisis geométrico para determinar las posiciones exactas de las componentes que integran el experimento para la prueba del espejo. Este análisis se basa en la posición real de las manchas luminosas obtenidas en la cámara CCD, en comparación de la posición ideal. Considerando el uso de dos monitores LCD de 768×2859 pixeles para desplegar la Pantalla-Nula que será usada para evaluar superficie de un espejo plano con dimensiones de 130×90 cm, se determina la posición exacta que deberá tener la cámara CCD para la captura de la imagen de la pantalla nula reflejada por el espejo de prueba, de tal manera que la imagen cubra la superficie completa del espejo. Si los monitores LCD se colocan perpendicularmente a un costado de la superficie del espejo de prueba a una altura h=10 cm, se tiene como resultado que estos deberán colocarse a una distancia y_s=-71.54 cm del centro del espejo, consecuentemente las coordenadas del pinhole son (x_p=0,y_p=325.56 "cm" ,z_p=139.63 "cm" ), y el ángulo de inclinación del eje óptico de la cámara CCD respecto de la superficie del espejo es α=23.5 grados. Colocando las componentes en las posiciones calculadas, se realiza nuevamente la prueba experimental obteniendo mejores resultados en la evaluación de la superficie del espejo con un valor Pico-Valle = 3.415 mm y un RMS = 0.678 mm, estos resultados son congruentes con los valores esperados ya que se trata de un espejo de vidrio comercial de ventana y las deformaciones se deben propiamente a efectos de la gravedad tendiendo a tomar la forma de la mesa que lo sostiene.