Contribución al análisis y procesado de señales fotónicas multibanda

La Tesis Doctoral que se presenta en este texto versa sobre el estudio de componentes fotónicos multibanda, tanto desde el punto de vista de su análisis como de sus aplicaciones al procesado de señal. Consideramos que un dispositivo realiza procesado de señal fotónica multibanda cuando es capaz de procesar simultáneamente diferentes bandas de frecuencias de una señal óptica con un gran ancho de banda. Dos dispositivos que realizan esta función son los multiplexor-demultiplexor planos (Arrayed Waveguide Gratings, AWGs) y las redes de Bragg en fibra óptica (Fiber Bragg Gratings, FBGs). Los AWGs son unos dispositivos con múltiples puertos de entrada y de salida. El diseño de los AWG es tal que la señal de un puerto a la entrada se dirige a un puerto determinado a la salida en función de su frecuencia. Estos dispositivos tienen un gran interés en aplicaciones de multiplexado en longitud de onda (WDM) y en aplicaciones de procesado de señal fotónica. El desarrollo sobre AWGs de este trabajo se encuentra en el capítulo 3 y se basa en la aplicación de series de Hermite-Gauss para su análisis. Estas series son utilizadas debido a que son muy apropiadas para la descripción del campo en las guiaondas que forman el dispositivo y porque son autofunciones de la trasformada de Fourier, por lo que pueden ser utilizadas en los modelos semi-analíticos basados en transformadas de Fourier que se encuentran en la literatura. El resto de la Tesis está dedicada al estudio de las FBGs, tanto en lo referente a su análisis (capítulo 4), como en su aplicación al procesado de señal fotónica (capítulos 5 y 6) y al estudio y modificación de sus propiedades de polarización (capítulo 7). En el capítulo 4 se procede a una descripción de los principios de funcionamiento de las FBGs. A continuación, se describen los métodos de análisis más usados en la literatura. Para, seguidamente, presentar el método basado en matrices de transmisión desarrollado por nuestro grupo en colaboración con la Universidad Politécnica de Valencia. También se presenta el método de submuestreo en el análisis de sistemas multicapa. Las herramientas desarrolladas disminuyen notablemente los tiempos de cálculo necesarios tanto en el análisis de redes simples como en el de redes superimpuestas (SFBGs). En el capítulo 5 se presentan algunas bases para el diseño de procesadores de señal basados en FBGs. A partir de la aproximación de única reflexión se deducen las aproximaciones de Born y de acoplo distribuido, demostrando que son casos particulares de la condición de única reflexión. Mediante un estudio de la aproximación de acoplo distribuido, la cual se cumple en redes de Bragg linealmente chirpeadas (Linear Chirped Fiber Bragg Gratings, LCFBGs) de alta dispersión y reflectividad moderada, se demuestra que la condición sobre la dispersión del filtro que realiza un mapeo de espacio en frecuencia es la misma que la condición de mapeo de frecuencia en tiempo, dando lugar a la condición de mapeo espacio-frecuencia-tiempo. También se muestra que tanto la condición de mapeo frecuencia-tiempo como la transformación de Fourier en tiempo real son dos casos particulares de la condición de alta dispersión en redes de acoplo distribuido. Finalmente, se presentan las ecuaciones de diseño para un filtro conformador formado por dos LCFBGs cuyo funcionamiento está basado en la condición de mapeo espacio-frecuencia. En el capítulo 6 se presenta un método de conformado y multiplicación de pulsos basado en la aplicación de desarrollos en serie de Fourier. Se presentan las bases teóricas en las que está basado el dispositivo y los posibles diseños aplicando la aproximación de única reflexión. También se presentan filtros con una gran eficiencia energética y finalmente se procede a realizar un análisis de tolerancia del dispositivo. La parte final de la Tesis (capítulo 7) está dedicada al estudio de las propiedades dependientes de la de polarización de las redes de Bragg en fibra cuando estas presentan birrefringencia. Este trabajo se hizo en colaboración con la Facultad Politécnica de Mons en Bélgica. Se presentan las propiedades de polarización de las FBGs, especialmente las pérdidas dependientes de la polarización (Polarization Dependent Loss, PDL) y la diferencia de retardo de grupo (Differential Group Delay, DGD). Se describen los métodos de análisis de redes de Bragg birrefringentes y se presentan métodos para la reducción de la DGD y la PDL tanto en el caso de FBGs superimpuestas (SFBGs) como simples. Para el caso de SFBGs se propone un método en el cual cada red individual que compone la SFBG es grabada en el núcleo de la fibra óptica desde un ángulo distinto. Se presentan las bases teóricas sobre las que está basado este método de reducción de la DGD y la PDL. Además, esta técnica se demuestra experimentalmente. Para el caso de redes simples, se propone un método de fabricación de FBGs en tres pasos: torsión de la fibra, iluminación y relajación, tal que el índice de refracción transversal al eje óptico presenta una forma en espiral en su evolución a lo largo del dispositivo. Los resultados de las simulaciones corroboran las predicciones de reducción de la PDL y la DGD. ABSTRACT The Ph. D. Thesis presented in this text deals with the study of multiband photonic devices, in the point of view of their analisys and their applications to signal processing. We consider that a device performs multiband signal processing when it can process simultaneously several frequency bands of an optical signal. Two devices that perform this function are the Arrayed Waveguide Gratings (AWGs) and the Fiber Bragg Gratings (FBGs). The AWGs are apparatus with multiple input and output ports. The AWGs are designed in a way that the signal coming from one particular input port is directed to a particular output port depending on the signal frequency. These devices have a great interest in Wavelength Division Multiplexing (WDM) and Photonic Signal Processing. The study of AWGs in this work is placed in Chapter 3 and is devoted to the application of Hermite-Gauss series to their analysis. These series are used because they are very suitable to the description of the electric field of the waveguides that form the AWG and because they are eigenfunctions of the Fourier transform, consequently they can be used in the semi-analytic models based on Fourier transforms that can be found in the literature. The reminder of this Thesis is devoted to the study of FBGs, referring to their analysis (Chapter 4), to their application to photonic signal processing (Chapter 5 and 6) and to the modification of their polarization properties (Chapter 7). In Chapter 4 the principles of the FBGs behaviour are shown. Next, the most used analysis methods in the literature are described. After that, we present the method based on transmission matrix developed by our group in collaboration with the group of the Universidad Politécnica de Valencia. In addition, we present a subsampling method for multilayer systems. These tools decrease dramatically the computation time in the analysis of single and superimposed FGBs. In Chapter 5, some bases of signal processors design are presented. Starting with the one reflection approximation, we deduce that the Born and the distributed coupling approximations are particular cases of the one reflection approximation. From a study of the distributed coupling approximation, which is accomplished in Linear Chirped Fiber Bragg Gratings (LCFBGs) with high dispersion and moderate reflectivity, we demonstrate that the condition over the filter dispersion that performs space to frequency mapping is the same that the condition over the dispersion for frequency to time mapping, giving rise to the space to frequency to time mapping condition. In addition, we show that the frequency to time mapping and the real time Fourier transform are particular cases of the high dispersion condition in distributed coupling gratings. Finally, we present the design equations for a shaper filter composed by two LCFBGs using space to frequency mapping. In Chapter 6, we present a technique for simultaneous ultrafast optical pulse train bursts generation and shaping based on Fourier series developments using superimposed fiber Bragg gratings. We present the theoretical basis in which this device is based and the possible implementations using the one reflection approximation. In addition, we present filters with high energetic efficiency and we perform an analysis of this device. The final part of this Thesis (Chapter 7) is devoted to the study of the polarization properties in Fiber Bragg Gratings when they present birefringence. This work was made in collaboration with the Faculté Polytecnique of Mons in Belgium. We present the FGBs polarization properties, specially the Polarization Dependent Loss (PDL) and the Differential Group Delay (DGD). We describe the analysis methods of birefringent FBGs and we present fabrication methods for the reduction of the PDL and the DGD in single FBGs and superimposed FBGs (SFBGs). For SFBGs we present a method in which each individual grating is inscribed from a different angle. The theoretical bases of this reduction technique are presented. Moreover, this technique is experimentally demonstrated. In the case of single FBGs we propose a fabrication method with three steps: twisting of the fiber, illumination and relaxation in a way that the refractive index transversal to the optical axis presents a spiral form in its evolution along the device. Simulation results corroborate the predictions of DGD and PDL reduction

Ultrafast all-optical Nth-order differentiator based on chirped fiber Bragg gratings

In this letter we present a technique for the implementation of Nth-order ultrafast temporal differentiators. This technique is based on two oppositely chirped fiber Bragg gratings in which the grating profile maps the spectral response of the Nth-order differentiator. Examples of 1st, 2nd, and 4th order differentiators are designed and numerically simulated

Percepción sobre la vasectomía masculina como método anticonceptivo definito en usuarias del servicio de Ginecología y Obstetrica de la Clínica Central de APROFE 2012.

Generalmente la opción de la anticoncepción definitiva ha sido cargada a la mujer, a pesar de la existencia de un método de relativamente fácil ejecución, con muy pocas complicaciones como la vasectomía. Esto ha determinado que el método se conozca muy poco. Otro punto casi no estudiado es cuál es la percepción femenina sobre esta opción de esterilización definitiva en el hombre. Objetivo:Determinar la opinión que tienen las mujeres acerca de la vasectomía comométodo de anticoncepción definitiva en varones entre usuariasde APROFE. Metodología:Se realizó un estudio transversal en el que se incluyeron 50 usuarias que acudieron entre el 1 de julio al 30 denoviembre a la Clínica de APROFE, las mismas que fueron elegidas aleatoriamente y fueron entrevistadas si consintieron su participación. Análisis estadístico:Para el análisis de las variables cuantitativas se emplearon promedios y desviación estándar, para las variables categóricas se utilizaron frecuencias y porcentajes. Resultados: La vasectomía es un método anticonceptivo conocido solo por un 14% de las usuarias de APROFE, Si bien conocen sobre su existencia, la comprensión sobre lo que es el método es muy bajo (14%). Las mujeres consideran que el uso del método favorece las relaciones extramaritales y disminuye el desempeño sexual en la pareja. Peso a estos tiene la aceptación del 100% de ellas, a pesar de que desconocen el especialista que las realiza y las instituciones donde la hacen

Dynamics for a non-linear and non-autonomous compartmental system

We study the long-time behavior of the amount of material within the compartments of a compartmental system for which the flow of material does not have to be instantaneous and may even take an infinite time to occur. Results on the estructure of minimal sets for monotone skew-product semiflows, previously obtained by the authors, are applied to this description

Causality analysis of atrial fibrillation electrograms

Proceeding of 2015 Computing in Cardiology Conference (CinC 2015), September 6-9, 2015, Nice, FranceMulti-channel intracardiac electrocardiograms (electrograms) are sequentially acquired during heart surgery performed on patients with sustained atrial fibrillation (AF) to guide radio frequency catheter ablation. These electrograms are used by cardiologists to determine candidate areas for ablation (e.g., areas corresponding to high dominant frequencies or complex electrograms). In this paper, we introduce a novel hierarchical causality analysis method for the multi-output sequentially acquired electrograms. The causal model obtained provides important information regarding delays among signals as well as the direction and strength of their causal connections. The tool developed may ultimately serve to guide cardiologists towards candidate areas for catheter ablation. Preliminary results on synthetic signals are used to validate the proposed approach.This work has been supported by the Spanish government’s projects ALCIT (TEC2012-38800-C03-01), AGES (S2010/BMD-2422), and OTOSiS (TEC2013-41718-R), and COMPREHENSION (TEC2012-38883-C02-01). D. Luengo has also been funded by the BBVA Foundation’s “I Convocatoria de Ayudas Fundación BBVA a Investigadores, Innovadores y Creadores Culturales”.Publicad

Estacion ambiental muntisensorial

Para la realización del proyecto fin de carrera, se ha desarrollado un sistema electrónico capaz de adquirir varias variables ambientales, compuesto por sensores electrónicos controlado por un microcontrolador. La comunicación entre los diferentes dispositivos se ha realizado mediante el protocolo de comunicación I2C. Dentro de las diferentes variables ambientales posibles, se han escogido, temperatura, humedad, presión, luz y sonido ambiente. El usuario puede pedir al sistema cada una de estas variables y este las procesa y envía al PC donde el usuario las interpreta. El dispositivo es capaz de mantener una autonomía propia, gracias a una batería recargable, además de disponer de un sistema de carga para ésta, conectado el sistema a un bus de alimentación. La transmisión inalámbrica de datos se realiza mediante el sistema ZigBee de comunicación, capaz de enviar pequeños paquetes de datos al PC. El sistema dispone de una memoria EEPROM para almacenar datos de diferentes sensores o datos, así como una RTC para llevar un control de la fecha y hora del sistema. Primero se hizo una selección de los componentes a usar, después de haber realizado una búsqueda de las posibilidades del mercado. Se diseñó la PCB aplicando las normas de fabricación que nos imponía el taller de la universidad. Realizamos el diseño del firmware de programa para el funcionamiento del sistema. Con ello se llevaron a cabo pruebas del sistema por separado, de todos los componentes. Tras las diferentes pruebas se rediseño una nueva PCB con los problemas detectados, y por ultimo de redacto la memoria

Power factor correction without current sensor based on digital current rebuilding

Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works. F. J. Azcondo, Á. de Castro, V. M. López, Ó. García, "Power Factor Correction Without Current Sensor Based on Digital Current Rebuilding", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 25, no. 6, pp. 1527 - 1536, June 2010.A new digital control technique for power factor (PF) correction is presented. The main novelty of the method is that there is no current sensor. Instead, the input current is digitally rebuilt, using the estimated input current in the current loop. The circuit measures the input and output voltage by means of low cost ad hoc analog-to-digital converters (ADCs). Taking advantage of the slow dynamic behavior of these voltages, almost completely digital ADCs have been designed, leaving only a comparator and an RC filter in the analog part. Avoiding measuring current can provide a significant advantage compared to analog controllers and this also helps to reduce the total cost. The ultimate objective is to obtain a low-cost digital controller that can be easily integrated as an intellectual property (IP) block into a field-programmable gate array, or an application-specific integrated circuit. The experimental results show a reasonably high PF, despite not measuring the input current, and therefore the feasibility of the method.This work has been funded by the Spanish Government with the project TEC2008-01753 entitled: “Digital power processing for the control of gaseous discharges”

Effect of the relative position of electrode and stellate ganglion during thermal radiofrequency ablation: a simulation study

[EN] Purpose Stellate ganglion (SG) block by thermal radiofrequency ablation (RFA) is frequently conducted as a therapeutic intervention for sympathetic-maintained and neuropathic pain syndromes. RFA's partial lack of effectiveness could be partly due to the ablation zone (AZ) not completely covering the SG section and therefore preventing the 'cutting' of the afferent pathways. Our objective was to build a theoretical model to conduct computer simulations to assess the effect of the electrode position relative to the SG. Methods A three-dimensional model was built including the SG and adjacent tissues (vertebrae C7-T1-T2, trachea, carotid artery and vertebral artery). RFA (90-s, 80 degrees C) was simulated considering a 22 G-5 mm electrode. The AZ was computed using the 50 degrees C isotherm. Results An electrode displacement of 2 mm in any direction from the optimal position (centered on the SG) meant that the AZ did not fully cover the SG section. Likewise, SG size considerably affected the RFA effectiveness since the AZ fully covered the section of small but not large SGs. Conclusions The findings suggest that the currently used SG RFA settings (i.e., 22 G-5 mm electrode, 90-s, 80 degrees C) may not be appropriate due to their inability to achieve an AZ that fully covers the SG cross section under certain circumstances, such as a large SG and non-optimal positioning of the RF electrode with respect to the SG center.This work was supported by the Spanish Ministerio de Ciencia, Innovacion y Universidades under the 'Programa Estatal de I+D+i orientada a los retos de la Sociedad', Grant No 'RTI2018-094357-B-C21', the Universidad Nacional Arturo Jauretche - Argentina 'UNAJ Investiga' [80020170100019UJ], and by the 'Agencia Nacional de Promocion Cientifica y Tecnologica de Argentina' [PICT-2016-2303].Irastorza, RM.; Bovaira, M.; García-Vitoria, C.; Muñoz, V.; Berjano, E. (2021). Effect of the relative position of electrode and stellate ganglion during thermal radiofrequency ablation: a simulation study. International Journal of Hyperthermia. 38(1):1502-1511. https://doi.org/10.1080/02656736.2021.1974580S1502151138

Molecular Alterations in Pancreatic Cancer: Transfer to the Clinic.

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA) is the most common cancer of the exocrine pancreas and probably the tumor that has benefited the least from clinical progress in the last three decades. A consensus has been reached regarding the histologic classification of the ductal preneoplastic lesions (pancreatic intra-epithelial neoplasia—PanIN) and the molecular alterations associated with them. Mutations in KRAS and inactivation of CDKN2A, SMAD4 and TP53 are among the most prevalent alterations. Next generation sequencing studies are providing a broad picture of the enormous heterogeneity in this tumor type, describing new mutations less prevalent. These studies have also allowed the characterization of different subtypes with prognostic value. However, all this knowledge has not been translated into a clinical progress. Effective preventive and early diagnostic strategies are essential to improve the survival rates. The main challenge is, indeed, to identify new effective drugs. Despite many years of research and its limited success, gemcitabine is still the first line treatment of PDA. New drug combinations and new concepts to improve drug delivery into the tumor, as well as the development of preclinical predictive assays, are being explored and provide optimism and prospects for better therapies.post-print335 K

Super-structured Fiber Bragg Gratings with improved features for Coherent Direct Sequence OCDMA

[EN] This paper reports different proposals in the field of the Super-structured Fiber Bragg Gratings for Coherent Direct Sequence OCDMA applications providing enhanced fea- tures in terms of available spectral bandwidth, spectral efficiency and inter-channel rejection suitable for WDM and OCDMA combined applications. The reported de- vices cover the multiband en-decoders covering different bands on the same device, the almost rectangular envelope en-decoders demonstrated for both 1 and 5 ITU- 100GHz bands providing flat response and a roll-off better than 5 dB/GHz, and finally a multidimensional WDM/CODE/SPACE multiplexing proposal based on the concatenation of rectangular SSFBGs.This work was supported by the Spanish Government project TEC 2009-12169, and the Valencian Government under the project ACOMP/2010/023.Baños López, R.; Pastor Abellán, D.; García Muñoz, V.; Amaya Ocampo, WA. (2013). Super-structured Fiber Bragg Gratings with improved features for Coherent Direct Sequence OCDMA. Waves. 5(1):5-12. http://hdl.handle.net/10251/57917S5125