Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires: Elektron
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Deformaciones de haces cilíndricos y cónicos al atravesar una placa plano-paralela de cristal uniaxial
Get PDFOne of the most used tools in optics is ray tracing, due to the fact that is a fundamental tool for optic instruments design. In this work we analyze the successive deformations that both cylindrical and conical beams suffer when they impinge normal to a uniaxial crystal plane-parallel plate and go through the different interfaces. This is accomplished by following the path of each incident ray on the first interface. The ray tracing for the ordinary beam is the same as in isotropic media, but the extraordinary beam ray tracing is more difficult, for these rays are no longer contained in the incidence plane and their directions are different from those of the corresponding normals to the wavefront. We also analyze the loss of revolution symmetry of the beams and the image formation.Una de las herramientas más usadas en la óptica es el trazado de rayos ya que es la herramienta fundamental para el diseño de todo instrumento óptico. En este trabajo se analizan las sucesivas deformaciones que un haz cilíndrico (modelo a primer orden de un haz colimado) y un haz cónico (modelo a primer orden de un haz divergente o convergente), que inciden normalmente sobre una placa planoparalela de cristal uniaxial, sufren a medida que van atravesando las distintas interfaces. Esto se hace siguiendo el camino de cada rayo incidente sobre la primera interfaz. El trazado de rayos para los rayos ordinarios es igual al trazado de rayos en medios isótropos. El trazado de rayos extraordinario, en cambio, presenta más dificultad ya que los rayos no están contenidos en el plano de incidencia y no coinciden con las normales a los frentes de onda. Se analizan también la pérdida de simetría de revolución de los haces y la formación de las sucesivas imágenes
Deformaciones de segundo orden en la transmisión de haces y pulsos gaussianos a través de una capa isótropa
Get PDFMonochromatic plane waves allow the description of many of the properties of propagating, reflected and transmitted radiation through media of different optical properties. However, some of their characteristics only appear when considering limited beams. In this work we determine and analyse (to the second order) some characteristics of the transmission of beams (spatially limited) or pulses (limited in time), in both cases with Gaussian distribution. It is assumed that the transmission takes place through an isotropic plane-parallel plate. If the beam is limited in space, we consider that the mean direction of the wave is perpendicular to the plate. On the other hand, when the beam is limited in time, we consider that all the plane waves impinge normally to the plate. We compare the non-geometric effects for both kinds of limited beams, for the cases where the plate is transparent, absorbing or with linear gain.Las ondas planas monocromáticas permiten describir adecuadamente muchas de las propiedades de la radiación propagada, reflejada y transmitida a través de medios de distintas propiedades ópticas. Sin embargo, algunas características solo aparecen considerando haces y/o pulsos limitados. En este trabajo determinamos y analizamos algunas características de transmisión de haces (limitados en el espacio) o pulsos (limitados en el tiempo) con distribución gaussiana. Consideraremos que la transmisión se realiza a través de una placa plano-paralela de material isótropo lineal y haciendo una aproximación a segundo orden. En el caso de un haz limitado en el espacio, consideramos que la dirección de onda media es perpendicular a la placa. Si está limitado en el tiempo, consideramos que la incidencia de todas las ondas es normal a la placa. Comparamos los efectos no geométricos para ambos tipos de limitación para los casos en que la placa es absorbente, transparente o con ganancia en condiciones de linealidad
Diseño y evaluación del procedimiento de medición para obtener la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética
No full textThis article presents an implementation of the transmission/reflection line method to determine the intrinsic electromagnetic properties of unknown materials with relative magentic permeability not equal to one. With a vector network analyser (VNA) the forwardand back-scattered energy are measured to simultaneously extract the electric permittivity and magenetic permeability. The classic Nicolson-Ross-Weir extraction technique in frequency domain is explained in detail and presented such that the equations can be easily implemented by open-source post-processing with GNU Octave. The shift in phase reference planes and connector calibration measurements are performed such that a very low-cost VNA without de-embedding function can be used. A coaxial transmission line with N type female connectors is used providing a low-cost, easy to manufacture solution of a sample holder. The measurement procedure is valid from 2 MHz to 6 GHz, whereas the preliminary results are shown in the GHz range from 1 to 6 GHz. The article also comments on the sample preparation especially the thickness of the material slab.Este artículo presenta una implementación del método de línea de transmisión/reflexión para determinar las propiedades electromagnéticas intrínsecas de materiales desconocidos con permeabilidad magnética relativa distinto de uno. Con un analizador vectorial de redes (AVR), los coeficientes de dispersion de la energía transmitida y reflejada se miden simultáneamente para extraer la permitividad eléctrica relativa y la permeabilidad magnética relativa. La tecnica de extracción clásica de Nicolson-Ross-Weir en el dominio de la frecuencia es explicada extensamente y presentada tal que las ecuaciones pueden ser fácilmente implementadas mediante el Software libre GNU OCTAVE. El desfasaje en los planos de referencia y las mediciones de calibración del conector, son realizadas por un AVR de bajo costo sin la funcion de incorporación. Una línea de transmisión coaxil con conectores N hembra es usada por su bajo costo, con el porta muestras de fácil construcción. El procedimiento de medición es válido desde 2 MHz a 6 GHz, mientras que los resultados preliminares se muestran en el rango de 1 a 6 GHz. El artículo también comenta acerca de la preparación de la muestra, especialmente el espesor del material
Aplicación de wavelets en la detección fotoacústica de gases traza con señales ruidosas
Get PDFThis paper shows that the use of filters based on the discrete wavelet transform (DWT) improves the sensitivity of photoacoustic systems for measurement of trace gases under conditions of unfavorable signal-to-noise ratio (SNR). To achieve this goal, a filter based on Meyer\u27s DWT was designed and tested with simulated and measured signals. For the measurements, a system for the detection of traces of sulfur hexafluoride in nitrogen using a pulsed CO2 laser was implemented. From the results it was obtained that the use of DWT had a very good performance for signals generated with low laser energies ( < 100 uJ) corrupted with impulsive electromagnetic noise.En este trabajo se muestra que la utilización de filtros basados en la transformada wavelet discreta (DWT) mejora la sensibilidad de sistemas fotoacústicos para medición de gases traza bajo condiciones de relación señal a ruido (SNR) desfavorables. Para lograr este objetivo se diseñó un filtro basado en la DWT de Meyer y se lo probó con senales simuladas y medidas. Para las mediciones se implementó un sistema para la detección de trazas de hexafluoruro de azufre en nitrógeno usando un láser pulsado de CO2. A partir de los resultados se obtuvo que el uso de DWT tuvo un muy buen desempeño para señales generadas con bajas energías láser (< 100 uJ) corrompidas con ruido impulsivo electromagnético
Método sencillo para determinar la resolución y sensibilidad de sistemas para tomografía optoacústica
No full textIn this paper we present a method to determine the spatial resolution and sensitivity of systems for optoacoustic tomography (OAT). The method consists of obtaining the image of a sample based on a transparent film embedded in agarose. The film has a certain pattern made with a laser printer that allows to obtain the system spatial resolution. Moreover, since the damage threshold of the ink pattern is similar to that of living tissue, it is also possible to determine if the system is sensitive enough to be applied on biological samples. The method is straightforward, fast and repeatable, and was tested in a OAT system for obtaining two-dimensional images developed in our laboratory.En este trabajo se presenta un método para determinar la resolución espacial y la sensibilidad de sistemas para tomografía optoacústica (TOA). Éste consiste en la obtención de la imagen de una muestra basada en una lámina transparente embebida en agarosa. La lámina posee un determinado patrón realizado con una impresora láser que permite determinar la resolución espacial del sistema. Por otro lado, como su umbral de daño es similar a del tejido vivo, también es posible establecer si el sistema posee la suficiente sensibilidad para ser usado en muestras biológicas. El método es directo, rápido y repetible, y fue probado en un sistema TOA para obtención de imágenes bidimensionales desarrollado en nuestro laboratorio
Distorsión de pulsos gaussianos al atravesar una capa isótropa
No full textLasers can operate in two regimes: continuous-wave mode or pulsed mode. In the simplest case, the former mode corresponds to monochromatic beams with Gaussian distribution of amplitudes (beam limited in space); whereas the latter mode corresponds to polychromatic beams with Gaussian distribution of frequencies (pulse limited in time). When the pulsed beams are reflected and refracted in different types of interfaces, they undergo peculiar distortions that bear some parallelism with those found for beams limited in space. These effects, as shown in a previous work, correspond to time delay (first order) and change of pulse width (second order). The distortions are clearly limited by the principle of causality and their interpretation, while not straightforward, emerges clearly when the associated fields are expressed in magnitude and phase. Since the analytical expressions are not simple even for the case where the pulse is transmitted through a single layer of linear, homogeneous, isotropic and transparent material, it makes it difficult to solve the inverse problem.In this work, we present an alternative analytical development that makes it possible to explicitly determine these distortion effects when a pulse impinges normally on a transparent isotropic layer immersed in a medium of analogous characteristics.Los láseres pueden operar en dos regímenes: modo continuo ó pulsado. En los casos más simples, el modo continuo se corresponde a haces monocromáticos con distribución de amplitudes gaussiana (es un haz limitado en el espacio); mientras que el modo pulsado corresponde a haces policromáticos con distribución gaussiana de frecuencias (pulso limitado en el tiempo).Cuando los haces pulsados se reflejan y refractan en diferentes tipos de interfaces, sufren distorsiones peculiares que tienen cierto paralelismo con los encontrados para haces limitados en el espacio. Estos efectos, como se muestra en un trabajo anterior, corresponden al retardo de tiempo (primer orden) y al cambio de ancho de pulso (segundo orden).Las distorsiones están claramente limitadas por el principio de causalidad y su interpretación, aunque no es directa, emerge claramente cuando los campos asociados se expresan en magnitud y fase. Pero como las expresiones analíticas no son simples (incluso en el caso de que el pulso se transmita a través de una capa única de material lineal, homogéneo, isotrópo y transparente) se hace difícil resolver el problema inverso.En este trabajo, presentamos un desarrollo analítico alternativo que hace posible determinar explícitamente estos efectos de distorsión cuando un pulso incide normalmente en una capa isotrópica transparente sumergida en un medio de características análogas
El efecto optogalvánico como detector de la potencia irradiada por láseres de CO2 de alta potencia de flujo rápido transversal
Get PDFIn this work, a new method for measuring the power of light beams generated by fast-tranverse-flow CO2 lasers is presented. It consists in measuring the temperature of the gas before and after the discharge zone under the conditions when the output mirror of the optical cavity is blocked or not. Then, using a simple thermodynamic model, the emitted power is obtained. The method was tested in a continuous CO2 laser of the convective cooling type by transverse flow that can deliver a power up to 2 kW. The measured power agreed very well with that obtained with a commercial detector based on an absorbing material.En este trabajo se presenta un nuevo método para medir la potencia de haces de luz generada por láseres de CO2 de flujo rápido transversal. Éste consiste en la medición de la temperatura del gas antes y después de la zona de descarga en las condiciones cuando el espejo de salida de la cavidad óptica se encuentra o no bloqueado. Luego, usando un modelo termodinámico sencillo, se obtiene la potencia emitida. El método fue probado en un láser de CO2 continuo del tipo de enfriamiento convectivo por flujo transversal que puede entregar hasta 2 kW. La potencia medida concordó muy bien con aquella obtenida con un detector comercial basado en un material absorbente
Caracterización de Antenas Lazo para Mediciones en ELF y SLF
Get PDFElectromagnetic Fields are present in the Earth, due both to natural and artificial emissions. The Electric and Magnetic fields generated by natural events like volcanic eruptions and earthquakes, are aspects of tectonomagnetism, volcanomagnetism and tectonoelectricity, in the electromagnetic spectrum from radio frequencies (RF) to submicrohertz frequencies. This paper is dedicated to the characterization of loop antennas for measuring electromagnetic precursors of seismic movements and other ELF (3-30 Hz) and SLF (30-300 Hz) natural effects. The antenna factor, impedance, quality factor Q and sensitivity of the antennas are measured. These characteristics are of great importance in the choice of the loop antenna to be used in the framework of the UBACyT research proyect Study of Electromagnetic Disturbances Produced by Seismic Movements.Los campos electromagnéticos que se encuentran presentes en la Tierra, son debidos tanto a emisiones de la naturaleza como producidos por el ser humano. Los campos eléctricos y magnéticos que son generados por eventos naturales como erupciones volcánicas y terremotos, son aspectos de tectomagnetismo, volcanomagnetismo y tectoelectricidad, en el espectro electromagnetico desde las frecuencias de radio (RF) hasta las frecuencias de los submicrohertz. Este trabajo se dedica a la caracterización de antenas lazo para medir los precursores electromagnéticos de movimientos sı́smicos junto con otros efectos naturales en ELF (3-30 Hz) y SLF (30-300 Hz). El factor de antena, la impedancia, el factor de calidad Q y la sensibilidad de las antenas son medidos. Estas caracterı́sticas son de vital importancia para la elección de la antena lazo a utilizar en el marco del proyecto de investigación de UBACyT Estudio de Perturbaciones Electromagnéticas Producidas por Movimientos Sı́smicos
Fragmentación y Mezcla de redes ad-hoc usando el protocolo ANTop
Get PDFThe ANTop (Adjacent Network Topology) is a distributed and decentralized protocol for ad-hoc networks. It is based on a hypercube address space where the nodes names are mapped to assure their adjacency, allowing greedy routing protocols to find the optimum route. A distributed mechanism, to match real names to the network address, is implemented by distributed hashing tables. In this work we address the partition and assimilation networks problems, to complete the functionalities of ANTop, and we also provide a complete implementation for Linux systems.ANTop (Adjacent Network Topology) es un protocolo distribuido y descentralizado para redes ad-hoc. Está basado en un hipercubo para el espacio de direccionamiento, donde se asegura la adyacencia de las direcciones de los nodos, lo cual permite que protocolos de ruteo glutones encuentren la ruta óptima. Un mecanismo distribuido, que establece una analogı́a entre los nombres reales y las direcciones de red, es implementado usando tablas distribuidas de hash. En este trabajo nosotros estudiamos los problemas de partición y mezcla, con el fin de completar las funcionalidades de ANTop, y proveer una implementación en sistemas Linux
Detección de gases traza por técnica fotoacústica basada en un esquema de excitación chirp lineal
Get PDFWe present a new photoacoustic gas-trace measurement setup, based on a chirped optical chopper. This method combines features of the resonant and pulsed techniques. To show the advantages of this setup, we carried out a comparison with the resonant method in samples of NO2 contained in a one-dimensional acoustic resonator. The results show the chirped technique allows carrying out short-term acquisitions with good signal-to-noise ratio.En este trabajo se presenta un nuevo esquema de medición para espectroscopía fotoacústica de gases traza basado en un esquema de excitación up-chirp. Esta forma combina las ventajas de los esquemas resonante y pulsado. Para mostrar el potencial de esta técnica se la comparó con un esquema de excitación resonante sobre la medición de muestras de dióxido de nitrógeno en aire contenidas en una resonador acústico de alumnio. Los resultados mostraron que la técnica chirp permite realizar mediciones de corta duración con muy buena relación señal a ruido