Sistema opto-electrónico para la determinación de posiciones

El presente trabajo consiste en la actualización de un dispositivo apto para la detección continua de la posición, sobre un plano, de los puntos de incidencia de un par de haces de luz láser, existente en el laboratorio del Servicio de Corte Láser (SCL) del Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp), que se utiliza en metrología óptica. La detección de los haces se realiza por medio de un par de detectores de posición continuos (DPC) y la información que suministran se envía a una PC para su procesamiento. Mediante los algoritmos adecuados, se obtienen las posiciones de los haces sobre los detectores. El trabajo incluye tanto el desarrollo del hardware de acondicionamiento de las señales antes de ser enviadas a la PC, como del software encargado del procesamiento que permite obtener las posiciones correspondientes.The present work consists of the update of a device suitable for the continuous position detections, on a plane, of the incidence points of a couple of laser beams, which exists in the laboratory of the Laser Cutting Service (SCL in Spanish) in the Optics Research Center (CIOp) and is used for optical metrology. The detection of the beams is achieved by means of two continuous position detectors (DPC), and the information supplied by them is sent to a PC for its processing. By means of adequate algorithms, the positions of the beams on the detectors can be obtained. The work includes both the development of hardware required for signals conditioning before being sent to the PC, as well as of the software for processing that allows obtaining the corresponding positions.Ingeniero en Electrónic

Líneas de retardo real para conformación óptica de haces de microondas

La conformación de haces por medios ópticos, Optical Beamforming (OBF), es una técnica que hace uso del procesamiento óptico o fotónico de señales de microondas para dar forma y dirección al patrón de radiación de un arreglo o conjunto de antenas. En este trabajo se presenta el estudio de dispositivos fotónicos conocidos como Optical Ring Resonators (ORRs) que resultan aptos para generar los retardos reales necesarios en las señales de microondas que modulan una portadora óptica y luego alimentan el conjunto de antenas en un sistema de OBF. Primeramente se obtiene un modelo matemático que describe la respuesta del dispositivo, y se analiza la influencia de cada uno de los parámetros que intervienen en él. Mediante simulaciones numéricas, se analiza la propagación de un pulso a través del resonador y se verifica su capacidad para generar retardos controlados. Luego, con el fin de mejorar algunas características de la respuesta, se investigan distintas configuraciones y formas de conexión. A partir de este análisis, se elige la conexión en cascada de varios ORRs de dos puertos como la más apropiada para implementar líneas de retardo controlables que puedan luego ser aplicadas en un sistema de OBF. Se propone, entonces, una estrategia de control simple y eficaz para controlar los ORRs y así generar retardos con ciertas características deseadas, como valor medio y ripple dentro del ancho de banda de interés. Debido a su simplicidad, la estrategia propuesta puede ser implementada fácilmente en un dispositivo DSP o FPGA. Por último, se analiza, mediante simulaciones numéricas, el desempeño de un sistema de OBF basado en las líneas de retardo estudiadas y la estrategia de control propuestas. Los resultados obtenidos a lo largo del trabajo muestran las ventajas que presentan estos dispositivos fotónicos frente a su contraparte electrónica al ser utilizados en un sistema conformador de haz, relacionadas con la posibilidad de operar en grandes anchos de banda con variaciones mínimas en el ángulo de direccionamiento del sistema.The beamforming by optical means, known as Optical Beamforming (OBF), is a technique that makes use of optical or photonic processing of microwave signals to shape and direct the radiation pattern of an array or set of antennas. In this work, it is presented the study of photonic devices, known as Optical Ring Resonators (ORRs), suitable to generate the true-time delays of microwave signals, which are modulating an optical carrier and feed the antenna array in an OBF system. First, a mathematical model describing the device response is obtained, and the influence of each of the parameters involved in it is analyzed. By means of numerical simulations, the propagation of a pulse through the resonator is analyzed, and its ability to generate controlled delays is verified. Then, in order to improve some characteristics of the response, different configurations and connection types are investigated. From this analysis, the cascading of several twoports ORRs as the most appropriate to implement controllable delay lines that can then be applied to an OBF system is chosen. It is proposed, then, a simple and effective strategy for controlling the ORRs and generate delays with certain desired characteristics, such as mean value and ripple within the bandwidth of interest. Because of its simplicity, the proposed strategy can easily be implemented on a DSP or FPGA device. Finally, by numerical simulations, the performance of an OBF system based on the studied delay lines and the proposed control strategy is analyzed. Results show the advantages these photonic devices present over their electronic counterpart when used in a beamforming system, related to the possibility of operating in large bandwidths with minimal variations in the steering angle of the system.Magíster en Ingenierí

Algunas aplicaciones del láser

Este artículo describe algunas aplicaciones del láser. La Sección I, Fotoelasticimetría, está dedicada a la observación de franjas isocromáticas en un modelo de plástico cargado usando la técnica de luz dispersada. En la Sección II se incluyen dos aplicaciones interfe- rométricas. La primera está relacionada con medidas de espesor o índice de refracción de una lámina traslúcida plano paralela usando un interferómetro de Fabry-Perot. La segunda describe un interferómetro triangular a incidencia rasante para ser usado en el control de superficies de calidad no óptica. La Sección III trata sobre holografía y sus aplicaciones en la medida interferómetrica de la deformación de una barra de acero cargada.This paper describes some laser applications. Section I (Photoelasticity) is devoted to the observation of isochromatic fringes in a loaded plastic model by using the scattered light technique. Two interferometric applications hate been included in Section II. The first one, is related with measurements of thickness or refractive index of a translucent plane parallel plate by using an open Fabry-Perot interferometer. The second one, describes a laser grazing incidence triangular singlepass interferometer to be used in checking-out surfaces of non-optical quality. The Section III deals with holography and its applications in interferometric measurements of deformations in a loaded steel bar

Comprobación experimental de la ley de Stefan-Boltzmann en la cátedra de Física III de Ingeniería de la UNLP

El dictado de la materia Física IIIA de las carreras de Ingeniería Electrónica, Electricista y Química dictadas en la Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional de La Plata abarca dos módulos bimestrales. En el segundo de ellos se abordan temas de Física Moderna y entre las actividades de laboratorio establecidas, los alumnos realizan un experimento donde comprueban la ley de Stefan-Bolztmann determinando la dependencia funcional de la irradiancia emitida por un cuerpo negro con su temperatura absoluta utilizando un cubo de Leslie. En el presente trabajo se describe el instrumental utilizado en el laboratorio, la metodología experimental realizada por los alumnos, se presentan las mediciones realizadas y se analiza la relación funcional entre la irradiancia emitida por el cubo de Leslie y su temperatura comprobando la Ley de Steffan-Boltzmann. Además, se determina el valor de la constante de Stefan-Boltzmann (σ) analizando la relación de la radiación electromagnética emitida por la cara negra del cubo con su temperatura.The Physics IIIA course of the Electronic, Electric and Chemical Engineering degrees of La Plata University includes two modules of two months each. The second teaching module includes Modern Physics topics and laboratory activities where students perform an experiment to verify the Stefan-Boltzmann law where they get the dependency of the radiation of the black body with the absolute temperature of the Leslie cube. In the present work, we describe the experimental methodology, the experimental equipment and we analyze the temperature dependence of the radiation emitted by the Leslie cube. Finally, we verified the Stefan-Boltzmann law and determine the Stefan-Bolzmann constant (σ) from the temperature dependence of the radiation emitted by the black face of the Leslie cube

Practical Impairments in FBG-Based True Time Delays

In this paper we analyze the response of a non-ideal optical beamforming system which employs true-time delays based on fiber Bragg gratings. Effects regarding deviation of the Bragg wavelengths, instabilities of the laser source wavelength and misalignment of the fiber path lengths, were studied. We show how these deviation parameters affect the irradiation pattern of linear phased-array antennas

Análisis de la aplicabilidad del modelo de Bohr acerca de la predicción de las líneas de emisión del átomo de helio en el marco del dictado de Física Moderna en la Facultad de Ingeniería de la UNLP

El dictado de la materia Física IIIA de las carreras de Ingeniería Electrónica (IE1), Electricista (IE2) y Química (IQ) dictadas en la Facultad de Ingeniería (FI) de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) abarca dos módulos bimestrales. En el segundo de ellos se abordan temas de Física Moderna y entre las actividades de laboratorio establecidas, los alumnos deben realizar un experimento destinado a determinar las líneas características de emisión de una lámpara de gas de He a baja presión utilizando un espectrómetro portátil. En el presente trabajo se describe el instrumental utilizado, la metodología experimental adoptada, se presentan las mediciones realizadas de las líneas características emitidas por el átomo He (HeI) y se las compara con las líneas publicadas en la literatura. A partir del uso del modelo de Bohr para el caso del átomo de He+1 simplemente ionizado (HeII), se estiman las longitudes de onda emitidas por el ión HeII y se las compara con las líneas características del HeII publicadas. También en el marco del modelo de Bohr, se calculan las longitudes de onda emitidas por el átomo HeI despreciando la repulsión entre los electrones y se las compara con las líneas observadas en el laboratorio. Finalmente, se analiza la aplicabilidad del modelo de Bohr en la descripción de los sistemas HeI y HeII.The Physic IIIA course of the Electronic, Electric and Chemical Engineering degrees of La Plata University includes two modules of two months each. The second teaching module includes Modern Physic topics. In special, in the laboratory activities, students carry out an experiment to determine the characteristic emission lines of an He lamp using a didactic spectrometer. In the present work, we describe the approach used in the laboratory and the experimental methodology. We present the emission lines measured and we compare these measurements with the He emission lines reported in the literature. From the Bohr model, we estimate the emitted wave length for the case of the He+1 ion (The He atom without an electron) and we compare these wave lengths with the lines published. In this sense, we also calculate the emitted lines of the He atom in the frame of the Bohr model and we compare these calculations with the lines measured in the laboratory. Finally, we analyze the potential application of the Bohr model in the description of the He atom and of the He+1 ion.Trabajo presentado en la 96A Reunión Nacional de Física y II Reunión Conjunta Sociedad Uruguaya de Física - AsociacióN Física Argentin

Informe científico de Beca de Perfeccionamiento: Rabal, Heinrich Sebastian (2014-2015) 

Durante el primer período de la beca, se completó una serie de cursos válidos para carreras de postgrado destinados a adquirir las herramientas necesarias para abordar los objetivos propuestos. Simultáneamente, la investigación se inició con el relevamiento de bibliografía sobre los sistemas conformadores de haz en general, orientándose luego a aquellos que utilizan tecnología óptica o fotónica (Optical beam former (OBF)). Primero se analizaron sistemas conformadores de haz basados en redes de Bragg (FBG) grabadas en fibra óptica. En particular, se estudió mediante simulaciones numéricas la influencia que tienen en el patrón de irradiación las inevitables desviaciones de algunos parámetros, como inestabilidad de la fuente láser, errores en la longitud de la fibra, etc. El análisis permitió determinar la influencia de dichas desviaciones en la performance del sistema, y concluir que la que más afecta el patrón de irradiación es la variación de la longitud de onda de Bragg de las redes. Luego, la investigación se orientó hacia los sistemas ópticos basados en anillos resonadores. Estos sistemas tienen la ventaja de permitir un barrido continuo de los ángulos de direccionamiento, y la utilización de una única longitud de onda de la fuente, reduciendo así la complejidad del sistema. Se realizó un estudio de la respuesta de los resonadores ópticos en general, pudiendo ser éstos implementados mediante componentes de fibra óptica o bien integrados. Mediante simulaciones numéricas, se analizó la variación de todos los parámetros que intervienen en la función de transferencia del dispositivo. Este estudio permitió determinar que el Rango Espectral Libre (rango de frecuencias entre dos picos de resonancia sucesivos) de estos dispositivos es inversamente proporcional a sus dimensiones. De esta manera, con el fin de implementar retardos de gran ancho de banda, se decidió orientar la investigación hacia los dispositivos resonadores ópticos en anillo (ORR) integrados

Informe científico de Beca de Perfeccionamiento: Rabal, Heinrich Sebastian (2014-2015) 

Durante el primer período de la beca, se completó una serie de cursos válidos para carreras de postgrado destinados a adquirir las herramientas necesarias para abordar los objetivos propuestos. Simultáneamente, la investigación se inició con el relevamiento de bibliografía sobre los sistemas conformadores de haz en general, orientándose luego a aquellos que utilizan tecnología óptica o fotónica (Optical beam former (OBF)). Primero se analizaron sistemas conformadores de haz basados en redes de Bragg (FBG) grabadas en fibra óptica. En particular, se estudió mediante simulaciones numéricas la influencia que tienen en el patrón de irradiación las inevitables desviaciones de algunos parámetros, como inestabilidad de la fuente láser, errores en la longitud de la fibra, etc. El análisis permitió determinar la influencia de dichas desviaciones en la performance del sistema, y concluir que la que más afecta el patrón de irradiación es la variación de la longitud de onda de Bragg de las redes. Luego, la investigación se orientó hacia los sistemas ópticos basados en anillos resonadores. Estos sistemas tienen la ventaja de permitir un barrido continuo de los ángulos de direccionamiento, y la utilización de una única longitud de onda de la fuente, reduciendo así la complejidad del sistema. Se realizó un estudio de la respuesta de los resonadores ópticos en general, pudiendo ser éstos implementados mediante componentes de fibra óptica o bien integrados. Mediante simulaciones numéricas, se analizó la variación de todos los parámetros que intervienen en la función de transferencia del dispositivo. Este estudio permitió determinar que el Rango Espectral Libre (rango de frecuencias entre dos picos de resonancia sucesivos) de estos dispositivos es inversamente proporcional a sus dimensiones. De esta manera, con el fin de implementar retardos de gran ancho de banda, se decidió orientar la investigación hacia los dispositivos resonadores ópticos en anillo (ORR) integrados

Informe científico de Beca de Estudio: Rabal, Heinrich Sebastian (2012-2013)  

De acuerdo a lo establecido en el plan de trabajo presentado oportunamente, luego de adquirir la formación básica y específica necesaria para resolver el problema de investigación a través de 5 cursos de post-grado que se detallan en el inciso correspondiente, se comenzaron las actividades de investigación y desarrollo, las cuales se centraron en la puesta en marcha de un sistema de mediciones que incluye diferentes tecnologías de sensores y sistemas de adquisición y procesamiento de datos

Control Strategy of True Time Delay Lines

This article presents the control of adjustable true time delays applied to an optical beamforming system. First is introduced the response of ring resonators of two and four ports and the cascade and lattice structures. The coupling factor and the phase modulation are employed as the control parameters for the adjustable group delay. The strategy of control is proposed and applied to a cascade of five ring resonators for producing wideband true time delays in the picosecond–nanosecond range with 2-GHz bandwidth and extremely low ripple. Ripples lower than 0.1% were obtained for the adjusted group delays. The proposed strategy can be simply extended if more resonators are added to increase the bandwidth of the system.Fil: Rabal, Heinrich Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones Ópticas. Universidad Nacional de La Plata. Centro de Investigaciones Ópticas; ArgentinaFil: Bulus Rossini, Laureano Andrés. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Costanzo Caso, Pablo Alejandro. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin