Lacunar fractal photon sieves

We present a new family of diffractive lenses whose structure is based on the combination of two concepts: photon sieve and fractal zone plates with variable lacunarity. The focusing properties of different members of this family are examined. It is shown that the sieves provide a smoothing effect on the higher order foci of a conventional lacunar fractal zone plate. However, the characteristic self-similar axial response of the fractal zone plates is always preserved.Comment: 7 pages, 5 figure

A virtual laboratory designed for teaching diffractive lenses

[EN] We present a virtual laboratory generated in Matlab GuiQc (Graphical User Interface) for its use in Optics courses as an informatic tool for teaching the focusing properties of a diffractive lens. This Gui allows the students to learn easily and rapidly about the influence on the focal volume of the lens construction parameters. As an example in this work we analyze fractal diffractive lenses because we found that fractal geometry is a highly motivating topic for students since it is related to a wide range of scientific and technological phenomena.[ES] En este trabajo presentamos un laboratorio virtual desarrollado en Matlab GuiQc (Interfaz Gráfica con el Usuario) para su uso en los cursos de Óptica como herramienta informática para la enseñanza de las propiedades de focalización de las lentes difractivas. Esta interfaz GUI permite a los estudiantes aprender fácil y rápidamente la influencia de los parámetros constructivos de la lente en el volumen focal. A modo de ejemplo analizamos en este trabajo lentes difractivas fractales porque hemos encontrado que la geometría fractal es un tema muy motivador para los estudiantes ya que está relacionado con un gran número de fenómenos científicos y tecnológicos.Giménez, F.; Monsoriu, J.; Furlan, W.; Pons, A. (2010). A virtual laboratory designed for teaching diffractive lenses. Modelling in Science Education and Learning. 3:29-37. doi:10.4995/msel.2010.3108SWORD2937

Difract: Un nuevo laboratorio virtual para la modelización matemática de las propiedades de difracción de redes fractales

[EN] This work presents a new virtual laboratory, Difract, developed with Easy Java Simulations, for using in Optics courses as a computer tool for the mathematical modelling of the diffraction properties of 1D and 2D fractal gratings. This virtual laboratory enables students to quickly and easily analyze the influence on the Fraunhofer diffraction pattern of the different construction parameters of the fractal grating. As an application example, the Cantor fractal set has been considered.[ES] En este trabajo presentamos un nuevo laboratorio virtual, Difract, desarrollado con Easy Java Simulations para su uso en cursos de Óptica como una herramienta informática para la modelización matemática de las propiedades de difracción de redes fractales 1D y 2D. Este laboratorio virtual permite a los estudiantes analizar rápida y fácilmente la influencia en el patrón de difracción de Fraunhofer de los diferentes parámetros de construcción de la red fractal. Como ejemplo de aplicación se ha considerado el conjunto fractal de Cantor.Giménez, M.; Monsoriu, J.; Giménez, F.; Pons, A.; Barreiro, J.; Furlan, W. (2011). Difract: Un nuevo laboratorio virtual para la modelización matemática de las propiedades de difracción de redes fractales. Modelling in Science Education and Learning. 4:223-229. doi:10.4995/msel.2011.3075SWORD223229

Fractal square zone plates

[EN] In this paper we present a novel family of zone plates with a fractal distribution of square zones. The focusing properties of these fractal diffractive lenses coined fractal square zone plates are analytically studied and the influence of the fractality is investigated. It is shown that under monochromatic illumination a fractal square zone plate gives rise a focal volume containing a delimited sequence of two-arms-cross pattern that are axially distributed according to the self-similarity of the lens.We acknowledge the financial support from Ministerio de Ciencia e Innovacion (grants FIS2011-23175 and TRA2009-0215), Generalitat Valenciana (grant PROMETEO2009-077), and Universitat Politecnica de Valencia (grant PAID-05-11), Spain.Calatayud Calatayud, A.; Ferrando Martín, V.; Gimenez Palomares, F.; Furlan, WD.; Saavedra, G.; Monsoriu Serra, JA. (2013). Fractal square zone plates. Optics Communications. 286:42-45. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2012.09.002S424528

Using a smartphone acceleration sensor to study uniform and uniformly accelerated circular motions

The acceleration sensor of a smartphone is used for the study of the uniform and uniformly accelerated circular motions in two experiments. Data collected from both experiments are used for obtaining the angular velocity and the angular acceleration, respectively. Results obtained with the acceleration sensor are shown to be in good agreement with alternative methods, like using video recordings of both experiments and a physical model of the second experiment.Castro-Palacio, JC.; Velazquez, L.; Gómez-Tejedor, JA.; Manjón Herrera, FJ.; Monsoriu Serra, JA. (2014). Using a smartphone acceleration sensor to study uniform and uniformly accelerated circular motions. Revista Brasileira de Ensino de Fisica. 36(2):2315-2315. doi:10.1590/S1806-11172014000200015S2315231536

Modelización de superredes cuánticas con Mathematica

[EN] Quantum superlattices are composite aperiodic structures comprised of alternating layers of several semiconductors following the rules of an aperiodic sequence. From a pedagogical point of view, it is easy to obtain the electronic scattering properties of these systems by means of the Transfer Matrix Method (TMM). In this work we present a TMM code developed in Mathematica that allows modeling periodic and aperiodic superlattices for motivating students of quantum physics by using unconventional geometries such as fractals or the Fibonacci sequence.[ES] Las superredes cuánticas son dispositivos nanoestruturados formados por varias capas delgadas de semiconductores distribuidas generalmente de forma periódica. Desde un punto de vista pedagógico, resulta sencillo determinar la dispersión de electrones en estos sistemas aplicando un modelo de pozos de potencial definido por la estructura de la red. De esta forma, los coeficientes de transmisión y reflexión pueden calcularse con fines docentes mediante el uso del Método de las Matrices de Transferencia (MMT). En esta contribución se presenta un sencillo código MMT desarrollado con Mathematica que permite la modelización tanto de redes periódicas como de superredes aperiódicas cuasirregulares con la intención de motivar a los estudiantes de física cuántica mediante el uso de geometrías no convencionales como son los fractales o la sucesión de Fibonacci.Monsoriu, J.; Giménez, M.; Giménez, F.; Marín, M. (2011). Modelización de superredes cuánticas con Mathematica. Modelling in Science Education and Learning. 4:299-305. doi:10.4995/msel.2011.3094SWORD299305

M-bonacci metamaterial multilayers: Location of the zero-average index bandgap edges

We examine quasiperiodic multilayers arranged in m-bonacci sequences, which combine ordinary positiveindex materials and dispersive metamaterials with negative index in a certain frequency range. When the volume-averaged refractive index of the nonperiodic multilayer equals zero, the structure does not propagate light radiation and exhibits a forbidden band. We identify some analytical expressions to determine the upper and lower limits of the above zero-average refractive-index bandgap. We recognize that these limits are not explicitly dependent on the geometrical parameters of the stack of layers. © 2009 Optical Society of America.Fil: Monsoriu, J.A.. Universidad Politécnica de Valencia; EspañaFil: Depine, Ricardo Angel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Martinez Ricci, Maria Luz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Silvestre, E.. Universidad de Valencia; EspañaFil: Andrés, P.. Universidad de Valencia; Españ

Vórtices no estacionarios en un vaso de agua

¿Quién no ha experimentado la formación de un vórtice o de un remolino en un vaso cuando disuelve el cacao en la leche y le da vueltas con una cuchara? En este artículo, se analizan los aspectos mecánicos de los vórtices no estacionarios formados cuando se agita agua con una cuchara alrededor de un eje central en un vaso de precipitados cilíndrico. Se mostrará que el vórtice no estacionario formado después de agitar el agua con la cuchara es de tipo forzado y se comparará la dinámica del fluido de este vórtice no estacionario con los conocidos vórtices libres estacionarios y forzados y con el de la dinámica del vórtice aislado libre (también conocido como el vórtice de Oseen-Lamb). Mostraremos que la observación de la generación y del decaimiento del vórtice no estacionario en el recipiente cilíndrico del agua en rotación es un simple experimento que puede constituir una experiencia muy fructífera para el entendimiento de los aspectos cinemáticos, dinámicos, y estáticos de la rotación axisimétrica, radial, o torsional de un fluido homogéneo e incompresible

Experimental generation and characterization of Devil's vortex-lenses

We propose the first experimental approach for both generation and characterization of high quality Devil's vortex-lenses. These new type of lenses, able to produce a sequence of optical vortices, are addressed onto a programmable spatial light modulator (SLM) operating in phase-only modulation. The static aberrations arising by the lack of flatness of the SLM display are characterized and mostly compensated by using a Shack - Hartmann wavefront sensor. The analysis of the residual aberrations and their effect on the vortex-lens performance are studied. © Springer-Verlag 2012.The financial support of the Spanish Ministry of Science and Innovation under projects DPI2008-02953, TRA2009-0215 and TEC2010-20307 is acknowledged. We also acknowledge the support from Generalitat Valenciana through the project PROMETEO2009-077. J.A.R. gratefully acknowledges a "Juan de la Cierva" grant and the financial assistance provided by the Universitat Politecnica de Valencia (grants PAID-02-10 and PAID-5-11). L. R. acknowledges a fellowship of "Fundacion Cajamurcia", Spain.Calatayud Calatayud, A.; Rodrigo, J.; Remón Martín, L.; Furlan, W.; Cristóbal, G.; Monsoriu Serra, JA. (2012). Experimental generation and characterization of Devil's vortex-lenses. Applied Physics B. 106:915-919. https://doi.org/10.1007/s00340-012-4913-0S915919106K. Crabtree, J.A. Davis, I. Moreno, Appl. Opt. 43, 1360 (2004)F.S. Roux, Opt. Commun. 242, 45 (2004)G. Gbur, T.D. Visser, Opt. Commun. 259, 428 (2006)W.M. Lee, X.-C. Yuan, W.C. Cheong, Opt. Lett. 29, 1796 (2004)S.H. Tao, X.-C. Yuan, J. Lin, R. Burge, Appl. Phys. Lett. 89, 031105 (2006)G. Saavedra, W.D. Furlan, J.A. Monsoriu, Opt. Lett. 28, 971 (2003)J.A. Rodrigo, T. Alieva, M.L. Calvo, J.A. Davis, J. Mod. Opt. 52, 2771 (2005)J.A. Monsoriu, W.D. Furlan, G. Saavedra, F. Giménez, Opt. Express 15, 13858 (2007)W.D. Furlan, F. Giménez, A. Calatayud, J.A. Monsoriu, Opt. Express 17, 21891 (2009)W.D. Furlan, F. Giménez, A. Calatayud, L. Remon, J.A. Monsoriu, J. Eur. Opt. Soc., Rapid Publ. 5, 10037s (2010)D.R. Chalice, Am. Math. Mon. 98, 255 (1991)J.A. Davis, L. Ramirez, J.A.R. Martín-Romo, T. Alieva, M. Calvo, Opt. Lett. 29, 1321 (2004)A. Lizana, A. Márquez, L. Lobato, Y. Rodange, I. Moreno, C. Iemmi, J. Campos, Opt. Express 18, 10581 (2010)C. López-Quesada, J. Andilla, E. Martín-Badosa, Appl. Opt. 48, 1084 (2009)J.A. Rodrigo, T. Alieva, A. Cámara, O. Martínez-Matos, P. Cheben, M.L. Calvo, Opt. Express 19, 6064 (2011)R.J. Noll, J. Opt. Soc. Am. 66, 207 (1976)M. Born, E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge University Press, Cambridge, 1999)R.K. Singh, P. Senthilkumaran, K. Singh, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 10, 075008 (2008)A. Sakdinawat, Y. Liu, Opt. Lett. 32, 2635 (2007