INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Análisis del cómputo de alta precisión de los momentos radiales
No full textSe presenta una breve introducción sobre los aspectos involucrados en el cómputo de momentos
radiales. Entre estos factores, los más importantes son: 1) cómputo de alta precisión,
2) cómputo rápido, 3) estabilidad numérica y 4) diferentes familias de momentos. También,
se realiza un análisis comparativo en términos de la reconstrucción de imágenes, error de reconstrucci
ón y tiempos de cómputo para los métodos de ortogonalización de Gram-Schmidt, la
aproximación por mínimos cuadrados, aproximación numérica y el esquema de pixeles polares.
Para solucionar los problemas de la inestabilidad numérica y de búsqueda de una mejor familia
de momentos radiales, se propone una relación de recurrencia de los polinomios genéricos de
Jacobi, los cuales facilitan la búsqueda de un momento radial supremo. Por otra parte, con la
experiencia adquirida se propone un novedoso método con el esquema de pixeles polares y la
familia del momento radial supremo. Finalmente, se presentan las conclusiones y las aportaciones
realizadas
A 2D simulation methodology for thermo-magnetics effects on tunneling mechanisms of nano-scaled MOS devices
Get PDFThe development of a 2D numerical simulation methodology that accounts for thermal and
magnetic effects on the gate tunneling current of nano-scaled MOSFETs, is the main goal
of this thesis. The Schrödinger-Poisson coupled equation system is modified to account for
the influence of a static magnetic field. The wavefunctions, which are the solution to the
Schrödinger-Poisson coupled equation system, and the energy, are then obtained as a function
of the magnetic field and temperature. Then, by considering open boundary conditions
with the Perfectly Matched Layer-PML method and using the Tsu-Esaki direct tunneling
model, the gate tunneling current under the influence of a magnetic field and temperature
is calculated. By modifying the source files of the commercial GTS Framework device simulation
tool to incorporate the new simulation methodology, the gate tunneling current is
computed as a function of electrical bias, temperature and magnetic field. By doing so, and
by sweeping the magnetic field from negative to positive values, it is found out that electrical
charges tunneling, through the gate oxide, from the semiconductor to the gate terminal, are
swept from left to right. Therefore, the proposed simulation methodology, accompanied with
experimental results, is a very valuable tool to investigate non-homogeneous space distributed
tunneling properties
Nonlinear directional fiber couplers in optical communication systems: A performance analysis
Get PDFMulti-core fibers (MCFs), through the technique of space-division multiplexing (SDM), are the new type of fibers that promise to overcome the critical transmission capacity barriers and boost the capability of optical fiber communication (OFC) systems. However, when a MCF is considered as a medium for SDM transmission, the linear coupling between the MCF cores is a key feature to be considered and analyzed. The fundamental effects of the linear coupling on the nonlinear mechanisms of light-matter interaction that happen when an optical signal propagates through the MCF cores are still unexamined. This feature is actually the most important problem in MCFs, which promise high technological developments in OFC systems.
In this thesis, we revisit and extend the single-core fiber (SCF) fundamentals and limits (the guided modes characteristics, nonlinear phase shift, nonlinear phase noise, self-phase modulation (SPM), and the size effects of the fiber cores) to a nonlinear directional fiber coupler (NLDFC), as the simplest MCF, described as a collection of two coupled SCFs. We present the results of a theoretical study of the effect of linear coupling on the nonlinear phase shift and frequency spectrum of an initial unchirped optical pulse propagating through a NLDFC, including the situation when the incoming signal is noisy. We focus on a NLDFC, which is the simplest, but most important, setup of MCFs to obtain physical insight of the effect of linear coupling on the phenomenon of SPM and nonlinear phase noise. For our purposes, the analysis of the elementary switching process in a NLDFC was suffice to obtain considerable and comprehensive results
Oscilador resonante de onda rotatoria en tecnología CMOS
Get PDFLa importancia de los osciladores es proporcionar una base de tiempo en un circuito para
sincronizar la transferencia de información a otros circuitos o generar una señal de entrada
en un sistema determinado, tal como un microprocesador o un sistema de comunicación.
En este trabajo se presenta el diseño de un oscilador de anillo resonante de onda rotatoria,
basado en líneas de transmisión (microstrip), a 5 y 11GHz, considerando los efectos de las
discontinuidades en la diferentes topologías del oscilador. El oscilador fue diseñado utilizando
la metodología de Programación geométrica (GP), la tecnología UMC de 0.18um y
el simulador eléctrico HSPICE. Posteriormente para observar qué tanto es afectada una
estructura debido a las discontinuidades (esquinas y cruces) a diferentes frecuencias, se
hace uso del simulador electromagnético HFSS, este simulador mostró el comportamiento
de la onda electromagnética en los segmentos del metal por medio de los parámetros S
los cuales permitieron obtener las parásitas de la línea (RLC). Finalmente, se realizan
simulaciones en hspice integrando los efectos de discontinuidades, en modelos eléctricos
de 6 diferentes topologías, con el fin de medir las variaciones de frecuencia, amplitud y
tiempo de establecimiento y así poder determinar la topología con mejor desempeño
El operador de fase de Pegg y Barnett y la transformada discreta de Fourier
Get PDFLa fase es una variable insustituible en la óptica clásica, por lo que vale la
pena investigar el observable que represente esta magnitud en óptica cuántica.
Sorprendentemente, dicho observable no es nada fácil de definir, hasta el punto
de no existir un operador cuántico que pueda abarcar todas las propiedades que
debe tener la fase.
El objetivo de esta tesis es estudiar ciertos aspectos que conciernen a la
fase del campo electromagnético en el régimen cuántico. Específicamente, se
hace una revisión del problema de la fase cuántica, estudiado por primera vez
por London en 1926. Haciendo una revisión de éste y otros formalismos, como
el de Pegg y Barnett, se elabora un trabajo puramente teórico para intentar
definir un operador cuántico de fase, expresado en términos de una transformada
discreta de Fourier
Realización FPGA de una red neuronal artificial para reproducir comportamiento caótico
Get PDFExiste una gran cantidad de fenómenos naturales que presentan un comportamiento
caótico. En ingeniería, los sistemas caóticos son un campo de investigación muy
atractivo que involucra la generación de nuevos modelos, la realización con distintos
circuitos electrónicos, etc. Un sistema caótico presenta un comportamiento aleatorio,
debido a su dinámica impredecible y sensibilidad a las condiciones iniciales, lo cual
hace difícil reproducir el comportamiento de estos sistemas.
El objetivo de esta tesis es la realización de una red neuronal artificial (RNA) en
un FPGA para reproducir series de tiempo obtenidas a partir de osciladores caóticos.
Las RNAs tienen la capacidad de aprender de la experiencia y modificarse de
acuerdo con los cambios de su entorno, son usadas para resolver problemas de gran
complejidad, y pueden ajustar desde el más simple hasta el más complejo patrón
dependiendo de la naturaleza y complejidad del problema abordado.
En este trabajo se presentan 2 topologías de RNAs basadas en la regla de la
pirámide geométrica y una topología propuesta por (Sprott, 2014). Se presentan experimentos
para determinar aquella RNA que presenta un mejor comportamiento.
Finalmente, se presenta la implementación en FPGA de la RNA seleccionada, para
reproducir una serie de tiempo caótica
Caracterización de nanocristales de silicio obtenidos a temperatura ambiente
Get PDFEl desarrollo de la tecnología de nanocristales en silicio ha tenido un gran auge en las
últimas décadas desde que se demostró por primera vez la emisión fotoluminiscente (FL) a
temperatura ambiente en películas de silicio poroso. Esto debido a la necesidad de integrar
fuentes de luz basadas en silicio con circuitos optoelectrónicos basados en la tecnología del
silicio. Desde entonces se ha puesto un gran interés en el estudio de las propiedades del silicio
a escalas nanométricas, ya sea en el silicio poroso o en estructuras que contengan
nanocristales de silicio dentro de una matriz aislante como el óxido de silicio. Estos
nanomateriales pueden ser fabricados por una gran variedad de técnicas como lo son:
Deposito Químico en Fase Vapor (CVD), Implantación Iónica, y Pulverización catódica,
entre otras. Sin embargo, para la mayoría de estas técnicas es necesario aplicar altas
temperaturas de aleación para incrementar la formación y aglomeración de los nanocristales
de silicio que produzcan emisión FL. Normalmente el proceso de aleación se realiza en
ambiente de Nitrógeno, Oxigeno o Hidrogeno
Pedestrian dead reckoning: a neuro-fuzzy approach with inertial measurements fusion based on Kalman filter and DWT
Get PDFPedestrian dead reckoning (PDR) is a navigation technique that provides and maintains the geographical position for a person travelling on foot by using self-contained sensors. In PDR techniques, each new position estimate is based on the previous estimate of the last step taking advantage of the sequential nature of pedestrian motion. In general, a PDR algorithm is composed of three parts: step detection, estimation of walking distance and tracking of sensor attitude. Most of PDR approaches consider low cost MEMS accelerometers, gyroscopes and magnetometers as the source of information. However, these sensors are affected by sensor noise and drift, which introduce errors in the displacement and relative attitude changes in the sensor´s frame of reference with respect to the human body. In order to improve the accuracy of the attitude estimation reducing the time-varying drift, this work presents the development of a Kalman Filter with Neuro-Fuzzy adaptation (KF-NFA), relying on information derived from triaxial accelerometer and gyroscope sensors contained in an inertial measurement unit (IMU). The adaptation process is performed on the filter statistical information matrix R, which is tuned using an Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) based on the filter innovation sequence through a covariance-matching technique. Besides, in order to improve the distance traveled by the pedestrian, and consequently the localization accuracy, different types of activities are classified using a Multi-layer Perceptron (MLP) Neural Network (NN) according to extracted features based on Wavelet Decomposition. Basic activities that a pedestrian performs in his daily life, such as walking, walking fast, jogging and running, are considered. Subsequently the step-length is dynamically estimated using a multiple-input-single-output (MISO) Fuzzy Inference System (FIS). Validation testing and obtained results are presented
Codificación de la función de pupila para extender la profundidad de campo usando fuentes cuasi-puntuales
Get PDFSe realizó una codificación del frente de onda para extender la profundidad
de campo (DOF por sus siglas en Inglés) en sistemas ópticos formadores
de imágenes introduciendo un filtro de fase en la función de pupila. Se proponen
tres placas de fase que extienden la profundidad de campo.
Un análisis numérico-experimental del desempeño de las placas de fase que
extienden la profundidad de campo se realizó introduciendo una fuente cuasipuntual.
Se usó el criterio de la función de Distribución de Wigner(WDF)
para determinar el tamaño del objeto que funge como fuente cuasi-puntual.
Este criterio consiste en que la WDF de la imagen detectada debe ser positiva
en el ancho de banda del sistema óptico.
El estudio numérico se realizó colocando objetos desenfocados y al utilizar
la teoría de formación de imágenes se obtiene una imagen llamada imagen
intermedia la cual requiere de un proceso de deconvolución para obtener la
imagen final. Este proceso se realizó mediante el uso de un filtro de Wiener.
Una verificación experimental del trabajo numérico se realizó en colaboraci
ón con el Instituto de Ciencias Fotónicas ICFO, de Barcelona, España,
donde se utilizó una técnica de Microscopia de fluorescencia conocida como
hoja de luz (SPIM por sus siglas en Inglés). La codificación de la función de
pupila se realizó mediante un espejo deformable y posteriormente, se implement
ó la etapa de deconvolución digital para restaurar la información de las
imágenes capturadas. Finalmente, se presenta en esta tesis una comparación
sistemática de los resultados de diferentes máscaras de fase que dan lugar a
una DOF extendida. Se demostró que el uso de la técnica SPIM con codificaci
ón de la función de pupila permite una amplia extensión de la DOF para
el estudio de muestras biológicas
Holography and nonlinear propagation in rubidium vapor
Get PDFThe nonlinear propagation of light in alkali vapors is a well known phenomenon
and has been used on multiple applications including magnetometry, slowlight,
quantum applications and atomic clocks, among many others. In this
thesis, the transverse optical pattern generation and nonlinearity enhancement
by optical pumping in rubidium vapor are studied.
Optical switches are essential components in optical networks. In such networks
they are used for supplying lightpaths, protection switching and as the
elements for high speed packet transmission in switched networks. In this thesis,
the switching of two optical patterns, generated for a laser beam tuned
at the 87 Rubidium D2 line, is used as an optical memory mechanism. Two
linearly polarized beams are counter-propagated within a rubidium vapor cell
in the presence of a longitudinal magnetic field. Optical patterns composed
by a set of well defined points are observed in the far field. Hysteresis due to
time-varying magnetic field and intensity is observed for a bistable state, composed
by two well defined optical patterns. Three mechanisms are used to produce
optical switching: Mechanical switching, intensity modulation of pump
beam and intensity modulation of an additional beam. A rapid switching in a
time below 10 microseconds is performed with a low-power additional beam of
approximately 2 microwatts