INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Análisis de transiciones onda-difusión
No full textEn el presente trabajo de tesis, se propone un estudio de los fenómenos de transición onda- difusión, analizando las propiedades físicas que surgen en la vecindad de las regiones focales, y se establecen las condiciones que deben cumplirse para generar estos efectos. El análisis matemático se lleva a cabo mediante una propuesta extremal para la función de fase, que nos muestra que en la región focal, esta satisface la ecuación de Poisson, lo que nos permite identificar un comportamiento análogo al de partículas con carga eléctrica y a través del cual podemos interpretar a la región focal como una fuente/sumidero de campo. El estudio sería complementado aplicando un análisis de funciones Green restringidas a la región focal y se encuentra la expresión para la relación de dispersión, la cual nos da información del comportamiento asintótico de los fenómenos onda- difusión. Derivado de la relación de dispersión se encuentra que en la región focal el efecto difusivo es dominante, esto implica que la función de fase toma valores complejos, generando comportamientos evanescentes en su vecindad. Utilizando el método de funciones Green se deduce que el índice de refracción, bajo la presencia de efectos difusivos toma valores n = (0; 1]. Durante el proceso de transición se encuentra que el campo óptico exhibe un comportamiento autorregulado. En general los procesos mencionados coexisten simultáneamente; y se pueden utilizar para explicar las propiedades físicas de los haces acelerados as como la generación de guías de onda autoinducidas, para transportar luz a otras frecuencias, lo cual ofrece aplicaciones en la generalización de interconectares ópticos
Complete solutions to the oblate spheroidal angular equation and their potential application in optics
Get PDFSpheroidal beams are described by exact solutions to the Helmholtz equation when it is written in oblate spheroidal coordinates. The behavior of spheroidal beams range from highly focused waves to paraxial beams that asymptotically behave as Laguerre-Gauss beams. Their transverse structure is dictated by the spheroidal angular function of the first kind, the latter being a solution to the oblate spheroidal angular equation. In this work we study a new second solution to the latter equation with a specific asymptotic behavior for large spheroidicity parameters. This allows us to find Hankel-like oblate spheroidal angular functions. Our results may find applications in Optics, particularly, in building fundamental traveling waves that constitute spheroidal beams in superposition, with which physical phenomena, such as self-healing, can be described from physical grounds. Finally, a first insight on such application is discussed.Los haces esferoidales se describen mediante soluciones exactas a la ecuación de Helmholtz cuando ésta se escribe en coordenadas esferoidales oblatas. Dichos haces se pueden comportar tanto como ondas altamente enfocadas, como haces paraxiales cuyo comportamiento asintótico es similar al de los haces Laguerre-Gauss. La estructura transversal de los haces esferoidales está dictada por la función angular esferoidal oblata del primer tipo, ésta última siendo una solución a la ecuación angular esferoidal oblata. En este trabajo estudiamos una nueva segunda solución a esta última ecuación con un comportamiento asintótico específico para parámetros de esferoidicidad grandes. Esto nos permite encontrar funciones angulares esferoidales oblatas tipo Hankel. Nuestros resultados pueden encontrar aplicaciones en Óptica, particularmente, en la construcción de ondas viajeras fundamentales que en superposición conforman a los haces esferoidales, con las cuales es posible describir, de principios físicos, fenómenos tales como la autoreconstrucción de haces. Finalmente, discutimos las primeras ideas sobre dicha aplicación
Arquitectura hardware para la aceleración de ensamble de secuencias de ADN
Get PDFEn años recientes se ha incrementado significativamente la digitalización de genomas gracias a las nuevas tecnologías de secuenciación; sin embargo, los datos generados por estas herramientas han superado la capacidad de las tecnologías de procesamiento y el almacenamiento, por estos motivos, se han desarrollado nuevos métodos y herramientas de análisis. La importancia del análisis de los genomas abarca desde el estudio de organismos de los cuáles no se ha obtenido su genoma completo debido a su gran tamaño, hasta el desarrollo de medicamentos personalizados. En esta investigación, se exploran las metodologías utilizadas para realizar la tarea de ensamble de secuencias de ADN. Con base en la gran cantidad de datos disponible se seleccionan las metodologías y algoritmos que permitan obtener resultados en un tiempo aceptable, de acuerdo a los requerimientos de los datos. En la tarea de ensamble de secuencias de ADN hay tres enfoques principales: probabilista, procesamiento digital de señales y la transformación Burrows-Wheeler (BWT). Este último enfoque es el más utilizado debido a que permite el ordenamiento reversible de los datos, facilitando la búsqueda de patrones y la mejora de la compresión. El objetivo principal de esta investigación es el diseño de una arquitectura hardware para acelerar el ensamble de secuencias de ADN. Se propone una estrategia de preprocesamiento para reducir el costo computacional del cálculo de una única cadena BWT mediante múltiples cadenas BWT. El cálculo de esta cadena BWT, a partir de secuencias de ADN sin procesamiento o transformadas en cadenas BWT, ayuda a la creación del índice-FM, que permite agilizar la búsqueda de patrones mediante los cuales se forman los grafos de ensamble. Para validar la arquitectura propuesta se realiza su implementación y comparación de resultados contra las implementaciones en software, demostrando un incremento significativo en la velocidad de procesamiento
Esquema de huella digital para datos relacionales con baja distorsión y resistente a ataques de colusión
Get PDFEl uso de Bases de Datos Relacionales, como medio digital para el almacenamiento y análisis de datos de organizaciones, ha aumentado signi€cativamente a lo largo de los años, dando paso al crecimiento de amenazas que pretenden vulnerar los datos con fines ilícitos. Sin embargo, a pesar de contar hoy en día con herramientas que permiten la protección de este medio digital ante estas amenazas, la distribución ilegal de copias es un constante problema, debido a la facilidad de compartir información y el valor que tienen los datos actualmente. Por lo tanto, es esencial desarrollar mecanismos robustos que permitan la protección de propiedad de estos activos digitales. En esta tesis se propone un esquema de huella digital resistente a ataques de colusión para bases de datos relacionales con el objetivo de proveer un mecanismo de seguridad robusto para la identificación del usuario culpable ante casos de copia ilegal y distribución de contenido no autorizado. Este trabajo presenta un enfoque en el algoritmo de inserción de la huella digital orientado al incremento de la capacidad de inserción de bits, así como la reducción de la distorsión generada en la base de datos relacional, mejorando la recuperación de la huella digital y la identificación del usuario culpable, ante ataques a la base de datos. A través de los resultados derivados de los experimentos realizados, se observa una mejora en cuanto a la distorsión generada por la inserción de la huella digital respecto a trabajos del estado del arte, además del incremento en la persistencia de la huella digital ante ataques de inserción, alteración y eliminación de tuplas
Detección de lenguaje ofensivo en Twitter basada en expansión automática de lexicones
Get PDFActualmente las redes sociales son el medio de comunicación más utilizado, en ellas las personas pueden interactuar con usuarios de diferentes lugares, compartir aspectos de su vida y expresar su opinión en diferentes temáticas. Los usuarios pueden manifestar libremente su criterio y ver los de otros, sin embargo, al ser un medio en el que todos tienen la total libertad de expresión, existen personas que aprovechan esto para promover o ejercer conductas como la discriminación, bullying, racismo, clasismo, sexismo y acoso. Este tipo de comportamientos son de gran preocupación debido a que suelen trascender las redes y perjudicar por completo la vida de la víctima. Plataformas como Facebook y Twitter han realizado campañas para incentivar la denuncia de esta clase de conflictos, sin embargo no todas las personas denuncian. Debido a que los usuarios no denuncian, se han desarrollado diversos métodos para detectar discriminación y agresión en mensajes de redes sociales. La mayoría de las soluciones suelen requerir datos etiquetados manualmente para que los métodos aprendan a identificar los mensajes ofensivos. Estos suelen tener muy buenos resultados, sin embargo, los datos son escasos debido a la dificultad en la tarea de etiquetado. Por otra parte, los métodos que no requieren datos etiquetados manualmente tienen la ventaja de no depender de una tarea de etiquetado, pero se enfrentan al lenguaje en redes sociales que es informal y está en constante cambio. Con base en lo anterior, los enfoques ya propuestos se encuentran limitados. Por lo tanto en el presente trabajo se propone el desarrollo de un método que utiliza un diccionario de insultos expandido para realizar un etiquetado automático y un enfoque basado en aprendizaje el cual se encarga de identificar mensajes ofensivos en función de lo aprendido con los datos etiquetados automáticamente.
El enfoque propuesto está adaptado para el idioma inglés y español de México. Debido a que no existían datos para detectar lenguaje ofensivo en México, se desarrolló un conjunto de datos, el cual proporcionó un panorama amplio de la dificultad de la tarea de etiquetado
Validación de integridad de un data warehouse a través de un método de watermarking de distorsión controlada
Get PDFIn recent years, our capacity to generate and store data has grown exponentially and a large part of these data are still stored in relational databases, which have become a pillar of utmost importance for organizations, since they allow them to derive meaningful information, improve their operation and their decision-making process. The data becomes a valuable asset and object of increasingly frequent attacks for theft, exposure or alteration, which has generated a constant review of the computer security paradigms with the goal of improving the protection of information. Among them, the use of watermarking methods or digital watermarks as a complementary security strategy. In this work, it is presented a watermarking method that allows to embed a hidden mechanism for integrity validation in a relational database through a controlled and reversible distortion. The method offers an improvement in imperceptibility / capacity compared with the state of the art and also has a variant that allows a contribution to the con_dentiality of information through a disturbance of sensitive data, which is a new application of watermarking methods nonexistent to date. An evaluation and discussion of the method, its opportunities and next steps is carried out.En los últimos años, nuestra capacidad para generar y almacenar datos ha crecido de forma exponencial y una gran parte de éstos siguen siendo almacenados en bases de datos relacionales, las cuales, se han convertido en un pilar de suma importancia para las organizaciones, ya que les permiten derivar información significativa, mejorar su operación y su proceso de toma de decisiones. Los datos se convierten en un activo valioso y en objeto de ataques con fines de robo, exposición o alteración cada vez más frecuentes, lo cual ha generado una constante revisión de los paradigmas de seguridad informática con la meta de mejorar la protección de la información. Entre ellos, el uso de métodos de watermarking o marcas de agua digitales como una estrategia complementaria de seguridad. En este trabajo se propone y evalúa un método de watermarking que permite incrustar un mecanismo oculto de validación de integridad en una base de datos relacional a través de una distorsión controlada y reversible. El método ofrece una mejora en imperceptibilidad / capacidad con el estado del arte y además, cuenta con una variante que le permite contribuir a la confidencialidad de la información a través de una perturbación de datos sensibles, lo cual es una aplicación nueva de métodos de watermarking no existente hasta la fecha. Se realiza una evaluación y discusión del método, de sus oportunidades y siguientes pasos
Metodología para encontrar múltiples puntos de operación y diseño de referencias de bandgap
No full textEn esta tesis se propone una metodología para determinar los múltiples puntos de
operación de un circuito, basada en el análisis con grafos de cactus y en análisis en
DC. Los grafos de cactus permiten analizar la topología del circuito y determinar
si existen estructuras de retroalimentación positiva, condición necesaria para que
existan múltiples puntos de operación. Con el análisis en DC se obtiene la curva
característica del circuito y es posible identificar los puntos de operación. Las operaciones
que se realizan sobre los grafos de cactus pueden ser programadas para
evaluar los circuitos rápidamente, incluso a pesar de que el número los resultados
posibles crece excepcionalmente con el número de elementos en el circuito. Esta
metodología se aplica en la tesis a un inversor Schmitt-Trigger y a referencias de
bandgap de primer y segundo orden.
En un inversor Schmitt-Trigger, diseñado en tecnología CMOS de 0.18µm, se encuentran
dos estructuras de retroalimentación positiva. Para suprimir los múltiples
puntos de operación, el circuito fue medicado añadiendo un par de transistores
que inyectan o extraen corriente de los nodos que forman parte de las estructuras
de retroalimentación positiva. Por otra parte, añadiendo circuitos de arranque es
posible que el Schmitt-Trigger opere siempre en un determinado punto operación
estable en el rango donde existen múltiples puntos. Los circuitos de arranque estudiados
se clasifican en: Power-on-Reset, inyección/extracción constante de corriente,
inyección/extracción de corriente controlada y circuitos de arranque dinámico, y se
comparan en términos de tiempo de establecimiento y potencia consumida.
Finalmente, se presenta el diseño de referencias de bandgap y su análisis con la
metodología propuesta. En primer lugar, se muestra el análisis de dos referencias
de primer orden, para determinar si existe más de un punto de operación como se
menciona en la literatura. Después, con el fin de disminuir la variación del voltaje
de referencia con respecto a la temperatura, se muestra el diseño de dos referencias
de bandgap de segundo orden. La primera propuesta se basa en sumar un voltaje
proporcional a la temperatura al cuadrado a la salida de una referencia de primer
orden; este voltaje se genera a partir de elevar al cuadrado la corriente proporcional
a la temperatura proveniente del núcleo de bandgap
Modos intrínsecos localizados y ondas propagatorias en una línea de transmisión pasa banda modulada en tiempo
Get PDFThe study of dynamic transmission lines has been of great interest in several areas of research in recent years, because of this, localized oscillations and wave propagation in transmission lines pass band with non-linear elements (varactors) in each unitary cell modulated by a harmonic voltage source have been extensively studied. In this thesis we have first simulated aspects of localized intrinsic modes (ILMs) or discrete respirators (DBs) in the presence of a defect in a single cell finding that as the inductance or capacitance of this cell is increased, a transition from instability to stability takes place having 2 threshold values in impurity. In addition, for certain modulation frequency values, as well as serial resistance values, multiple secondary ILMs can be created spontaneously where only one ILM matches the impurity site. Also, if two impurities are subcritically spaced (separation increases with the amplitude of voltaje modulation), an ILM may appear halfway between the impurities, with no ILMs at the impurity sites themselves. Finally, an ILM may approach its neighbors only to perish once these ILMs have come close enough. In the second part, the wave propagation in the linear regime has been studied for a realistic description of the elements, starting with the solution of the differential equation obtained by applying the Kirchhoff laws when there is no propagation wave. In this limit, the necessary conditions are obtained so that the voltage in the varactor is approximately (or equal to) the modulation source V(t)≈Vꭥ(t) where V(t). The Bloch-Floquet temporal theorem is then used to obtain an equation of eigenvalues for the travelling wave and its respective band diagram by studying its symmetric properties. Finally, a complete behaviour of the band diagrams has been found for a wide range of modulation frequencies where it is possible to obtain banned bands only in frequency, only in wave vector, in frequency and wave vector or no banned band.El estudio de líneas de transmisión dinámicas ha sido de gran interés en varias áreas de investigación en años recientes, debido a esto, las oscilaciones localizadas y propagación de ondas en líneas de transmisión pasa banda con elementos no lineales (varactores) en cada celda unitaria modulados por una fuente de voltaje armónica han sido extensamente estudiadas. En esta tesis primero se han simulado aspectos de modos intrínsicos localizados (ILMs) o respiradores discretos (DBs) en presencia de un defecto en una celda unitaria encontrando que a medida que la inductancia o capacitancia de esta celda es incrementada, una transición de inestabilidad a estabilidad toma lugar teniendo 2 valores umbrales en la impureza. Además, para ciertos valores de frecuencia de modulación, así como valores de la resistencia serie, múltiples ILMs secundarios pueden ser creados espontáneamente donde sólo un ILM coincide con el sitio de impureza. También, si dos impurezas estan subcríticamente espaciadas (la separación se incrementa con la amplitud de modulación del voltaje), un ILM puede aparecer a mitad de distancia entre las impurezas, sin ILMs en los propios sitios de impureza. Finalmente, un ILM puede acercarse a sus vecinos solo para perecer una vez que estos ILMs se hayan acercado lo suficiente. En la segunda parte se ha estudiado la propagación de ondas en el régimen lineal para una descripción realista de los elementos, iniciando con la solución de la ecuación diferencial obtenida aplicando las leyes de Kirchhoff cuando no existe una onda propagatoria. En este límite, se obtienen las condiciones necesarias para que el voltaje en el varactor sea aproximadamente (o igual) a la fuente de modulación V(t)≈Vꭥ(t) donde V(t). Después se utiliza el teorema de Bloch-Floquet temporal para obtener una ecuación de eigenvalores para la onda viajera y su respectivo el diagrama de bandas estudiando sus propiedades de simétria. Finalmente, se ha hallado un comportamiento completo de los diagramas de bandas para un rango amplio de frecuencias de modulación donde es posible obtener bandas prohibidas solo en frecuencia, solo en vector de onda, en frecuencia y vector de onda o ninguna banda prohibida
Generación de haces Bessel-Gauss con arreglo simple para doble modulación de fase
No full textLa difracción de la luz es uno de los fenómenos más estudiados y mejor entendidos de la física. "La difracción es cualquier desviación de la luz respecto a su camino rectilíneo, que no puede ser interpretada como reflexión ni refracción", es la interpretación que dio Sommerfeld al fenómeno de difracción en 1896 [1]. Este fenómeno afecta la propagación de la luz produciendo un ensanchamiento de su perfil y una disminución en su intensidad. La mayoría de las funciones de onda, que son solución a la ecuación de Helmholtz sufren de difracción, pero existe una familia de soluciones a la ecuación de Helmholtz que son libres de difracción, es decir, son invariantes cuando se propagan. Una de esas soluciones fue presentada por Durnin causando gran revuelo en 1987 [2]. El hecho que existiera un haz que se mantuviera invariante al propagarse llamó la atención de investigadores debido a sus posibles aplicaciones en medicina, en la industria y en sistemas de comunicación. La solución que presentó Durnin es un haz con amplitud ϕ(x; y; z) = exp(iβz)J₀(αr), donde J₀ es la función Bessel de orden cero. Este haz se considera libre de difracción ya que conserva la misma intensidad Jₒ² en cada plano normal a z, y es el más simple de estos haces invariantes a propagación. Un haz Bessel de orden cero ideal tiene extensión transversal infinita y energía infinita (no es cuadrado integrable), por lo que no es posible generar este haz experimentalmente. Sin embargo, es posible generar aproximaciones de tamaño finito utilizando hologramas generados por computadora [2–5]. Los haces Bessel de orden más alto también son muy estudiados debido a que tienen una zona de intensidad cero o mínima en sus centros, que es estable cuando se propagan, por lo que son muy usados en alineación óptica [6]. Sólo es posible generar aproximaciones de tamaño finito de estos haces. Los métodos más utilizados para generarlos, son utilizando hologramas generados por computadora de un axicon [7, 8], o el holograma de un kinoform [9, 10]. Estos métodos consisten en filtrar una sección anular del espectro de Fourier que generan estos hologramas y propagar el campo filtrado para obtener el haz Bessel en campo lejano. La importancia de la generación de los haces Bessel nos llevó a analizar los 2 métodos mencionados anteriormente, para conocer con qué método se obtiene una mejor aproximación a un haz Bessel
Propuesta del uso de un multicanalizador por división espacial en un sistema de comunicación a fibra óptica
Get PDFEste trabajo de tesis presenta un desarrollo experimental para evaluar el comportamiento de un photonic lantern, el cual es un dispositivo óptico que permite multiplexar señales a través de modos de propagación (LP01, LP11a y LP11b), este dispositivo se incorporó a un esquema de filtro fotónico de microondas, para obtener su respuesta en frecuencia y una vez obtenida su respuesta, se implementó un esquema para transmitir información digital a través del esquema propuesto.
En el capítulo 1, se presenta la situación actual de los sistemas de comunicaciones ópticas, se dan a conocer algunas técnicas de multiplexación óptica, por ejemplo; multiplexación por división en longitud de onda y multiplexación por división espacial, esta última es a la que le daremos más importancia, ya que el dispositivo óptico “photonic lantern” es pieza clave para realizar esta multiplexción. Además se enuncia la hipótesis, objetivos, objetivos particulares, justificaciones y la organización que llevará la tesis.
En el capítulo 2 se mostrará el marco teórico con respecto a las comunicaciones ópticas, se expondrá brevemente la teoría de fibra óptica así como los fenómenos asociados a ellas, se menciona la teoría electromagnética esto para explicar cómo se propagan las ondas electromagnéticas dentro de una fibra multimodo, siendo el mismo caso que para un photonic lantern con respecto a los modos de propagación en la sección de la fibra de pocos modos o multimodo. Por último se presenta la teoría de un filtro fotónico de microondas, se dan sus características y su respuesta en frecuencia.
El capítulo 3 se enfocará en la fabricación, teoría y aplicaciones de los photonic lanterns, primero se presenta el método de fabricación y como se propaga la luz a través de una fibra que ha pasado por el proceso de reducción de la fibra. Posteriormente se expondrá el photonic lantern del tipo modo selectivo, se darán a conocer sus características principales y por último las aplicaciones que tienen estos dispositivos ópticos.
El capítulo 4 se centra en el arreglo experimental que se realizó para evaluar al photonic lantern; primero se obtuvo la respuesta en frecuencia de un filtro fotónico de microondas, una vez realizado este proceso, se colocó el photonic lantern en la arquitectura para obtener su respuesta en frecuencia de cada modo de propagación y se analizó cada una de ellas para posteriormente realizar la transmisión de señales digitales a través de los mejores modos de propagaciónThis thesis presents an experimental development to evaluate the behavior of a photonic lantern, which is an optical device that allows multiplexing signals through propagation modes (LP01, LP11a and LP11b), this device was incorporated into a microwave photonic filter scheme, to obtain its frequency response and once its response was obtained, a scheme was implemented to transmit digital information through the proposed scheme.
Chapter 1, the current situation of the optical communication systems is presented, some optical multiplexing techniques are disclosed, for example; wavelength division multiplexing and space division multiplexing, the latest is the one we will give more importance to, since the optical device "photonic lantern" is a key piece to perform this multiplexing. In addition, the hypothesis, objectives, particular objectives, justifications and the organization that will carry the thesis are stated.
Chapter 2 will show the theory of optical communications, briefly explain the theory of optical fiber as well as the phenomena associated with them, the electromagnetic theory is mentioned to explain how electromagnetic waves propagate within a fiber multimode, being the same case as for a photonic lantern with respect to the propagation modes in the section of few modes or multimode fiber. Finally, the theory of microwave photonic filter is presented, its characteristics and frequency response are given.
Chapter 3 will focus on the fabrication, theory and applications of photonic lanterns, first the manufacturing method is presented and how light propagates through a fiber that has gone through the process. Subsequently the mode selective photonic lantern will be exposed, its main characteristics and finally the applications that these optical devices have.
Chapter 4 focuses on the experimental arrangement that was made to evaluate the photonic lantern; first the frequency response of a microwave photonic filter was obtained, once this process was done, the photonic lantern was placed in the architecture to obtain its frequency responses from each propagation mod