Maestría en Ciencias - Física

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Proposal for Dyakonov surface wave excitation using fiber optics
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Garces Gomez, Jorge David; Torres Trujillo, Pedro Ignacio; Fotónica y Opto-Electrónica
The study of the interaction of light with matter has very important connotations in sensing applications, one of them being the surface waves generated for the propagation of light at the interface of two materials. Recent research has uncovered possibilities for detecting surface waves. A successful research on this topic is the surface plasmon polariton method, which is widely used for sensing purposes. Dyakonov surface wave (DSW) is a new possibility to extend sensing possibilities using dielectric materials. DSW is a phenomenon that depends on both the refractive indices of the interface materials and the surrounding medium, changing its propagation properties, or it is not excited when the propagation angle with respect to the optical axis of the anisotropic material is greater than the maximum angle of the angular existence domain. This sensitive behavior of DSWs opens the door to new alternatives to improve the technological application of surface waves in sensing and scientific research. For this reason, a theoretical and numerical study of optical waveguides involving Dyakonov surface waves at the anisotropic-isotropic interface is presented in this M.Sc. Thesis. The study focuses on DSW in planar waveguides and geometrically modified D-shaped optical fibers, covering a large number of possibilities on the excitation of this type of surface waves and how these waves can be implemented to detect small variations in the refractive index of the surrounding medium. (Tomado de la fuente)
Concentración de material particulado en superficie de la zona urbana de Medellín, con base en observaciones de fotómetro solar y sensor de calidad del aire
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Botina Tautás, Andrea Dayana; Bastidas Gustin, Alvaro Efraín; Láser y Espectroscopía Óptica
Actualmente existen técnicas que permiten estudiar propiedades ópticas y microfísicas de los aerosoles de la columna de atmósfera mediante la modificación del campo radiactivo debido a las características del aerosol atmosférico, además permiten determinar contaminantes que pueden afectar la calidad del aire. Este estudio se fundamenta en los métodos ópticos de fotometría solar y difracción láser, para la vigilancia remota de la columna de atmósfera y de la capa de aire a nivel del suelo. La recolección de datos se llevó a cabo mediante un fotómetro solar de NASAAERONET para determinar el espesor óptico y monitorear toda la columna de la atmósfera terrestre; y un equipo portátil láser, Sensor de PurpleAir, que detecta material particulado para medir la contaminación en el aire por partículas. El presente trabajo muestra un método de correlación entre el espesor óptico, en toda la columna de atmósfera, con el material particulado a nivel de superficie, para lo cual se instalaron los dos equipos en un mismo sitio del Laboratorio de Láseres y Espectroscopía, se realizaron mediciones simultaneas durante 102 días continuos entre diciembre del 2020 de mayo de 2022 y el respectivo tratamiento y análisis de los resultados. (Tomado de la fuente)
Estudio de las propiedades electrónicas, ópticas y termodinámicas de anillos cuánticos en forma de diamante bajo la presencia de campos externos
(Universidad Nacional de Colombia, 2022-03-11) Rios Álvarez, Santiago; Marín-Cadavid, Jairo Humberto; Suaza-Tabares, Yoder Alberto; Ríos-Álvarez, Santiago [0000000303751961]; Materiales Cerámicos y Vítreos
In the present thesis, a exhaustive analysis of the electronic, optical and thermal properties of diamond-shaped semiconductor quantum rings with elliptical crater was performed by varying both the morphology and the external elds to which the systems are exposed. First, an electron con ned in a GaAs/Ga0.7Al0.3As quantum ring was considered, whose shape resembles quantum dots obtained by various growth techniques. The Lamé curve was used to represent the outer contour of the quantum ring in a more realistic way. Topological parameters associated with the size of the ring, the proportions of the crater and the shape of the contour were assigned. To carry out this study, a Schrödinger equation was proposed to show the interaction with external elds and geometrical con nement, being able to observe phenomena such as the Stark effect, the Aharonov-Bohm effect and the formation of anticrossing points. The Hamiltonian approach is based on the effective mass approximation, and then resorts to nite element computational methods to solve the differential equation. The analysis performed from the variations and parametric sweeps in both morphologies and external elds were taken to different situations, such as the topological analysis as an alternative to predict the properties of the quantum ring, the behavior of the nanostructure when it con nes an atomic system with a donor impurity, the manipulation of the thermal properties from the conformation of a statistical assembly with the electronic states and the optical responses of the proposed systems due to fluctuations in the probability densities caused by the topological and external eld variations.
Material and pulse engineering for efficient entangled photon pairs generation
(Universidad Nacional de Colombia, 2023-08-03) Bedoya Ríos, Pablo; Serna Ótalvaro, Samuel Felipe; Castañeda Sepúlveda, Román Eduardo; Pablo Bedoya-Ríos; Pablo Bedoya-Ríos; Optica y Procesamiento Opto-Digital
In this Master’s thesis, the material and pulse engineering for the enhancement of lightmatter interaction in order to increase the efficiency of the on-chip generation of entangled photon pairs is proposed. To do so, a review of the state-of-the-art of commonly used procedures to generate on chip entangled photons, finding that, there are efforts to discover new materials to use as a quantum integrated photonic platform, while also the devices and pump pulses to do so are being heavily investigated. Under this understanding, the proposition of new materials and the engineering of the input pulse are realized, with its feasibility tested by numerical simulations and experimental approaches. (Tomado de la fuente)
Medidas de plomo 210 y polonio 210 en agua de consumo humano y agua residual
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Londoño Osorio, Mateo; Morales Aramburo, Javier; Física Radiológica
En Colombia, la falta de investigaciones regulares y de normativas específicas sobre la existencia de materiales radiactivos de origen natural (NORM) ha resultado en un desconocimiento generalizado sobre la extensión de esta problemática en el país. Se realizaron 14 mediciones de agua (12 de agua de consumo humano y 2 de agua residual) en cuatro Departamentos (Antioquia, Chocó, Caldas y Tolima) del país, con el objetivo de determinar la presencia de 210Pb y 210Po en cada una de estas muestras luego de aplicar un proceso radioquímico para poder medirlas en un LSC (Contador de Centelleo Liquido); únicamente la muestra M10, tomada en el municipio de Samaná-Caldas, presenta un contenido de 210Pb que supera el límite internacional fijado por la Organización Mundial de la Salud que es de 0.1 Bq/L. Consumir prolongadamente agua que supere el límite puede traer consigo problemas de salud como el cáncer. Este estudio establece una metodología para las mediciones de materiales NORM ( 210Pb y 210Po) en aguas de consumo humano y agua residual. (texto tomado de la fuente)
Estudio del espectro energético y óptico de estructuras ahuecadas en forma de anillo bajo la influencia de campos externos
(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Lafaurie Ponce, Luis Gabriel; Marin Cadavid, Jairo Humberto; Materiales Cerámicos y Vítreos
En el presente trabajo se evaluaron las propiedades electrónicas, ópticas y térmicas de estructuras moleculares fuertemente confinadas en nanoestructuras con forma de anillo, interactuando con campos y/o ondas electromagnéticas externas. Se consideró un modelo formado por un complejo molecular D_2^+ ligado a un anillo cuántico (QR) semiconductor de GaAs-Ga_0.7 Al_0.3 As, el cual se asemeja a estructuras reales obtenidas mediante técnicas de crecimiento y recubrimiento a escala nano, como el crecimiento por goteo epitaxial. Para este modelo se construyó el hamiltoniano considerando la acción de campos externos: campo magnético, campo eléctrico y campo láser. El Hamiltoniano fue resuelto bajo las aproximaciones: adiabática, masa efectiva y Floquet, utilizando la técnica de elementos finitos para diferentes configuraciones geométricas y variaciones en los campos electromagnéticos. Los resultados mostraron un comportamiento similar al de complejos hidrogenoides H_2^+ para diferentes posiciones relativas entre los donadores. Además, para ciertas posiciones de los donadores, puede existir una disociación (D+D^+) o ionización (D^++D^++e^-) del complejo molecular D_2^+. Se evidencio que el efecto de las donadoras puede ser modificado bajo el efecto de un campo láser intenso, alterando la energía de enlace y la capacidad de disociación o ionización del sistema. Por otra parte, se utilizaron los autovalores y autofunciones del sistema para calcular las propiedades ópticas de dos niveles y las propiedades térmicas (considerando una nube electrónica que se comporta como un gas de Boltzmann) para diferentes configuraciones. Se encontró que existe una transparencia óptica para ciertos valores del campo magnético aplicado, asociados al efecto Aharonov Bohm. Adicionalmente, la entropía, la capacidad calorífica y la energía interna calculadas, mostraron una fuerte dependencia de la posición relativa de los donadores y de los campos externos. Un segundo sistema formado por un electrón confinado en dos QRs acoplados lateralmente sometido a campos electromagnéticos externos fue considerado. El Hamiltoniano de este sistema fue propuesto y resuelto de forma análoga al primer sistema. Se determinó que el sistema se comporta de forma análoga a un complejo molecular D_2^+ cuyo enlace puede ser controlado, modificando la separación entre los QRs. Adicionalmente se calcularon las propiedades térmicas y ópticas de tres niveles bajo la presencia de un campo magnético uniforme externo. Tanto la entropía como la capacidad calorífica varían en relación al efecto Aharonov Bohm; también, estas oscilaciones generan zonas donde el sistema presenta transparencia óptica para cualquier transición entre estados. Los QRs presentaron un comportamiento similar al de un material diamagnético como lo evidencia la curva de magnetización calculada. Finalmente, bajo un campo eléctrico externo, el potencial eléctrico compite con el potencial de confinamiento, posibilitando que el electrón pueda tunelar entre distintas zonas de los QRs, evidenciado por el comportamiento de la entropía. Estos resultados permitieron determinar la similitud de estos sistemas a nivel nano con sistemas a nivel atómico, donde, la posibilidad de manipular sus configuraciones geométricas o aplicar campos externos permiten a los QRs exhibir diferencias en sus propiedades térmicas, magnéticas y ópticas. (Texto tomado de la fuente)
Sistema de Internet de las Cosas (IoT) de bajo costo con JavaScript y ESP8266.
(Universidad Nacional de Colombia, 2021) Cuaran Cuaran, Segundo Wiliam; Montoya Cañola, Alcides; Instrumentación Científica e Industrial
El presente trabajo de investigación tuvo como finalidad, crear un Sistema IOT fácil de desarrollar, escalable y de bajo costo para invernaderos pequeños que buscan una agricultura de precisión. E El proyecto abarca desde el desarrollo de la aplicación eBack-endy Front-end hasta la estructura de conexión de los sensores y dispositivosenlaplacadedesarrolloNodeMCUESP8266. El servidor web fue desarrollado en entorno de ejecución de JavaScript llamado Node.js, que dispone de una gran cantidad de librerías para optimizar la creación de proyectos backend. En este caso, el servidor fue creado utilizando un framework llamado Express. Además, el servidor fue configurado para gestionar la comunicación entre los diferentes clientes, a través de lalibreríaSocket.IO. También, se programó el servidor para que los datos que llegan de los sensores puedan ser almacenados en una base de datos llamada MongoDB. Uno de los clientes que se conecta con el servidor es la placa Node MCUESP8266 mediante la librería Socket.IO, esta tarjeta de bajo costo y fácil de programar es la encargada de enviar los datos de temperatura y humedad que se miden a través del sensor DHT11. La tarjeta Node MCUESP8266, cuenta con varios pines de salida que son útiles para controlar varios dispositivos de interés como intensidad de luz, encendido y apagado de motores, etc. Al finaliza este proyecto se comprobó que la placa de desarrollo Node MCUESP8266 permite una fácil instalación de librerías mediante el IDE de Arduino para diferentes propósitos como librerías de sensores, librerías para el manejo de formato de datos como JSON y la instalación de la librería Socke IO. Permitiendo una comunicación bidireccional entre el servidor y el cliente, además, se en contró una buena respuesta de este microcontrolador cuando se trata de medir datos y controlar dispositivos conectados en sus pines. Con respecto al uso de JavaScript para crear servidores web fue fácil rápido utilizando pocas líneas de código. La librería llamada Mongoo se permitió realizar las operaciones dentro de la base de datos como actualización, borrado y búsqueda de datos de una manera ágil. parte del cliente ahorro tiempo y necesidad de manejar múltiples plataformas de desarrollo en la misma aplicación. El uso de la placa Node MCUESP8266 reduce los gastos y trabajo para establecer una conexión a internet su uso es muy fácil ya que es programada usando el IDE de Arduino que tiene una gran comunidad dedicada al desarrollo de librerías lo que hace que el diseño de nuevos proyectos sea simple y rápido. (Texto tomado de la fuente)
Potential of optical waveguide structures to measure the chirality parameter of chiral substances
(Universidad Nacional de Colombia, 2021-02-18) Enríquez Espinoza, Jim Alexander; Torres Trujillo, Pedro Ignacio; Fotónica y Optoelectrónica
The chiral molecule interactions depend on their chirality. Important molecules of life such as proteins, enzymes, amino acids, carbohydrates, and so on, are chiral. Chiral substances which interact with them, such as drugs and agrochemicals, must present a specific enantiomeric content to assure effectiveness. Thus, whereas one enantiomer of a chiral drug or agrochemical product has a desired effect, the other one may be inactive or even toxic. The study of methods to identify the enantiomeric content of chiral substances is a current research topic. Although there are a wide variety of methods, which generally demand expensive reagents, large equipment, and the need for highly qualified personnel, new techniques are still in demand due to the continuous development of new chiral substances, and the industrial need to perform millions of tests during short periods of time. In this scenary, methods based on optical waveguide structures present a great potential, providing great sensitivity, real-time monitoring, and no invasiveness. For this reason, in this M.Sc. thesis, a theoretical and numerical study of optical waveguides involving chiral media is presented. The study is centered around planar symmetric and asymmetric waveguides, where the effects of the real, and for the first time, the imaginary part of the chirality parameter are analyzed in the characteristics of the guided light. As an application of the study, a lossy mode resonances (LMR) based optical fiber sensor is designed to measure the chirality parameter. (Tomado de la fuente)
Noise reduction in phase maps from digital holographic microscopy
(Universidad Nacional de Colombia, 2020-09-15) Buitrago Duque, Carlos Andrés; García Sucerquia, Jorge Iván; Óptica y procesamiento optodigital
Digital Holographic Microscopy (DHM) is a technique that has allowed the quantitative measurement of the phase delays that microscopic samples introduce into a coherent illumination. The technique, however, suffers from the presence of coherent noise; this deleterious effect of coherent illumination has detrimental results for the resolution power and accuracy of the measured information, hindering the widespread adoption of DHM-based technologies. Therefore, the advancement of DHM and its effective implementation in Quantitative Phase Imaging applications is highly linked to the development of robust denoising methods that can adequately compensate for this limitation. In this Master’s thesis, the proposal and implementation of noise reduction strategies that can be applied to quantitative phase maps numerically obtained from Digital Holographic Microscopy are sought. To achieve so, a review of the state-of-the-art in existing phase-map denoising methodologies was done, finding that, while extensive literature sources that tackle the problem of noise in digital holography exist, most are focused on intensity information; meanwhile, the few that are optimized for phase denoising have been mostly used in macroscopic objects thus failing to consider the experimental conditions of DHM. Under this understanding, new denoising methodologies adapted to the specific experimental conditions of DHM are explored, its feasibility verified on both numerically modeled and experimental results, and their application limits established with previously reported metrics from the existing literature. The results were reported on 9 manuscripts submitted to indexed journals of international circulation, 7 of them already published, and 6 presentations in international conferences. These products constitute the core of the present thesis.
Cálculos dosimétricos mediante código montecarlo para la valoración de dosis en pacientes pediátricos en medicina nuclear
(2020-08-11) Navia Alvarez, Alejandro; Morales Aramburo, Javier; Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín; Física Radiológica
The dose received by a radiopharmaceutical in nuclear medicine in pediatric patients was calculated using the Monte Carlo method. The Monte Carlo method was implemented with GATE a software developed based on Geant4, this carried out a simulation of the radiation transport, starting from random numbers with the medical images of the patients (PET-CT and SPECT-CT). For this, the images of these techniques were segmented and attenuation coefficients and activity levels were assigned according to the information in each case. The dose obtained is specific to each patient, obtaining a realistic dosimetry according to each one of them, to finally compare the values obtained with those reported by the ICRP for the different organs as a validation method
Corrientes neutras que cambian sabor, mediadas por escalares, en un modelo con simetría Gauge 3-4-1
(2019-09-16) Marbello-Santrich, Edgardo José; Sánchez Duque, Luis Alberto; Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín
We have been studied the phenomenological implications of the 3-4-1 extension of the Standard Model. Although there was a previous work of one specific extension, we concerned about scalar mediated flavor changing neutral currents as the mean issue. We could build other physical currents, such as electromagnetic, and neutral ones as well. With these constructions we were able to compare the predictions of the model with experimental results of neutral mesons systems and elicit conclusions. One thing we found was, it must be necessary arise de value of the scale of symmetry breakdown, to explain experimental results.
Dosis ocupacional en médicos cardiólogos intervencionistas en diferentes centros hospitalarios de la ciudad de medellín.
(2019) Castrillón Giraldo, Wilinton Santiago
Los rayos X descubiertos por Wilhelm Röntgen hace ya más de 100 años se han utilizado en gran cantidad de aplicaciones en diferentes áreas de la ciencia por su principal propiedad de penetrar la materia, entre ellas se encuentra la medicina, que desde aquel momento ha utilizado y desarrollado este gran descubrimiento para realizar diferentes prácticas. Sin embargo a pesar de su gran utilidad, al transcurrir el tiempo a partir de la implementación, se observó que diferentes efectos dañinos eran comunes entre las personas que estaban expuestas a este tipo de radiación, por lo que se notó la necesidad de crear mecanismos de protección para las personas involucradas en este tipo de tecnología. En los años 1925 y 1957, surgen La Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) y la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) respetivamente; organismos internacionales que mediante el diseño de normas, protocolos, sugerencias y estableciendo límites de dosis según sea el caso de exposición, velan por la protección de las personas contra los efectos de la radiación ionizante; este tipo de recomendaciones tiempo después se unificarían y trasformarían en la rama científica llamada protección radiológica, la cual actualmente se basa en tres pilares fundamentales: justificación, optimización y límite de dosis, cuyo objetivo principal apunta en dirección de efectuar una buena práctica radiológica por parte de las instituciones o personas que utilizan este tipo de radiación profesionalmente, donde para ello es indispensable realizar los debidos controles de dosis por medio de la dosimetría. Actualmente en medicina existen múltiples técnicas de diagnóstico y terapia que implementan los rayos X, por ejemplo la radiología intervencionista (RI) que gracias a sus bondades en comparación con la cirugía convencional ha tenido un aumento considerable en los últimos años, esta consiste en el transporte de un catéter a través de alguna de las arterias del paciente hasta el órgano o tejido de interés, para luego a través de este realizar la intervención terapéutica si es el caso, ocasionando que el procedimiento sea complejo y extenso; ya que estos elementos son manipulados por el médico en base a las imágenes en tiempo real proporcionadas por el equipo de fluoroscopia, es una de las técnicas donde más se expone a la radiación, tanto pacientes, causando lesiones como quemaduras en piel, alopecia, eritemas etc, como personal ocupacional, generando a lo largo de su carrera profesional altas probabilidades de desarrollo de cáncer y efectos tisulares como la opacidad en el 14 cristalino del ojo como lo expone en los trabajos de Picano et al (2011) y Canevaro et al (2009); debido a esta razón la ICRP recomendó reducir el límite de la medida del equivalente de dosis personal Hp(3) (magnitud recomendada por la ICRU para monitorear la dosis ocupacional debido a exposiciones externas en el cristalino del ojo) de 150mSv/año a 20mSv/año en su publicación 118 del año 2012 [3], sin embargo con muy poca aplicación por parte de la mayoría de los países de Latinoamérica, esta medida dosimétrica no es exigida por los entes de control estatal en cada nación. En Colombia, dado que esta medida se implanta a partir del presente año (año 2019), se realiza la investigación en la que se basa este trabajo, sobre los niveles de Hp(3) en médicos dedicados a la cardiología intervencionista CI , una de las ramas de la RI donde los procedimientos poseen altos grados de complejidad y las cargas de trabajo son más altas, por ende los médicos dedicados a esta especialidad obtienen dosis en cabeza por año entre dos y tres veces más que los radiólogos según Picano et al (2011). El objetivo principal de esta investigación fue evaluar la dosis ocupacional en cristalino de cardiólogos intervencionistas en diferentes centros hospitalarios de la ciudad de Medellín, por medio de la recolección de una muestra suficiente de dosis equivalente Hp(3) en ojo derecho e izquierdo de estos médicos, para determinar los niveles de esta cantidad con respecto al límite de dosis propuesto por la ICRP y tratar de mejorar los comportamientos y rutinas médicas, en busca de optimizar la practica radiológica
Evaluación de la dosis glandular media en exámenes de mamografía digital en el Área Metropolitana del Valle de Aburrá
(2019-09-13) Osorio Castrillón, Carolina
En este trabajo se presenta un estudio, sobre la distribución de la dosis glandular media (DGM) en 16 centros del área metropolitana del Valle de Aburrá, en el departamento de Antioquia (Colombia) con el fin de establecer niveles de referencia para el departamento de Antioquia. La DGM fue estimada inicialmente con el modelo propuesto por Dance y colaboradores, teniendo en cuenta diferentes glandularidades y configuraciones ánodo/filtro. Luego de identificar que se tiene mujeres a las que se les realiza este estudio que se encuentran fuera del rango propuesto en la metodología de dance (40-69 años) se propone una nueva metodología para busca establecer la glandularidad de la mama a partir de modelos cada vez más independientes de un profesional radiólogo, de manera que se pueda calcular de forma rápida y sencilla la dosis glandular media dentro del mismo examen que se le realiza al paciente. Se obtuvieron dos modelos mediante PLS para el cálculo de glandularidad, en ambos casos se realizó un PCA para determinar las variables más relevantes; en uno de los modelos se consideraron los parámetros técnicos y las imágenes de las diferentes pacientes en tanto que en el otro se consideraron solo los parámetros técnicos. Valor de la DGM hallado con esta nueva metodología mostró ser muy similar al DGM que se encuentra siguiendo las recomendaciones de autores como Dance, sin embargo, el procedimiento de cálculo es mucho más simple y como valor agregado, también considera todas las edades. Se encuentra que si bien las imágenes brindan información importante no son indispensables para el cálculo de la glandularidad, este puede ser establecido sólo con parámetros del examen mamográfico, por tanto, la glandularidad se puede obtener de forma más inmediata, sin depender de un experto radiólogo y considerando un amplio rango de edades.
Análisis teórico para el Diseño de un fotodetector no lineal ultra-rápido en la banda c de telecomunicaciones ópticas hecho a partir de una guía de onda de múltiples pozos cuánticos
(2019-09-04) Álvarez Ocampo, Carlos Andrés
Este trabajo pretende obtener por medio de estudios teóricos y computacionales las características optimas para una guía de onda (WaveGuide o WG) rectangular basada en semiconductores que conforman múltiples pozos cuánticos (Multiple Quantum Well o MQW) cuya función es la detección no lineal para pulsos de luz ultra rápidos, la estructura del WG permitirá maximizar el coeficiente de absorción no lineal (α2) para luz infrarroja (1550nm) dado que a esta longitud de onda funcionan las redes de telecomunicaciones ópticas donde tiene aplicaciones prometedoras. El fenómeno absorción de dos fotones (Two photon absortion o 2PA) es importante ya que aumenta la sensibilidad del foto-detecto (Photodetector o PD), mas aun cuando se puede tomar el caso no degenerado, donde podemos considerar la señal a detectar como un pulso prueba e implementar una fuente láser local como bombeo, es decir que existen dos campos de radiación con frecuencias diferentes. La WG permite colectar la luz que sale al final de un enlace a fibra óptica sin perdida de información.
Nonlinear optics Pulse propagation in fiber optics filled with gases, liquids, and organic dyes.
(2019-02-01) vergara Palacio, Sebastian
The characterization of nonlinear optical material properties, such as nonlinear refractive index and nonlinear absorption coefficient, is one of the most important subjects in nonlinear optics due to its application in many fields such as spectroscopy, material processing, biophysics, atmospheric sensing and metrology, among others. Besides the possibility of creating new technology. In this thesis, the Z-scan technique was implemented and calibrated. It remains one of the most widely used techniques to obtain both nonlinear refractive index and the absorption coefficient of a material. Moreover, nonlinear phenomena inside optical fiber is well known due to their applications and advantages like the low input energy required to generate supercontinuum, four wave mixing, dispersive wave, among others. In this work, several simulations were performed with new fiber geometries, material responses and different noble gases infiltrated in fiber. Different simulation regimes were considered as well by varying input power, pulse width and pressure. Nonlinear parameters for organic dyes, multi-walled carbon nanotubes, and CS2 were reported, pointing out the main reasons behind each result and addressing possible new phenomena involved. The nonlinear output response in both time and frequency domains was reported for several simulations, obtaining the nonlinear pulse output for the new CS2 response function. A novel consideration was proposed in which the final pulse depends on the propagation distance for non-instantaneous materials and the nonlinear constant (γ) must be recalculated at each step. It was demonstrated how the output pulse can be controlled by changing the fiber length. Among the most important results, it was found there exists a possibility to change between modulation instability and four wave mixing by only varying the propagation distance. Finally, it was also found that a special type of fiber, namely negative curvature hollow core fiber, can be used to obtain a broad band spectrum when it is filled with noble gases and they can be tuned with pressure from linear behavior up to a super critical zone.
Estudio de la radiación gravitacional emitida por discos de acreción alrededor de agujeros negros astrofísicos
(2019-09-09) Zapata Rua, Brenda
El objetivo de la presente Tesis de Maestría será caracterizar, en términos de frecuencia y amplitud, las ondas gravitacionales (Gravitational Waves: GWs) emitidas por discos de acreción que orbitan alrededor de agujeros negros (Black Hols: BHs) astrofísicos en los que la viscosidad del disco está determinada por el número de Reynolds y su dinámica está gobernada por el efecto Bardeen-Petterson, que es la fragmentación del disco cuando el momento de inercia del disco no coincide con el momento de inercia del agujero negro. El modelo de disco de acreción actualmente considerado como estándar, fue propuesto en 1973 por Shakura y Sunyaev. Fortalezas y debilidades de este modelo se han analizado en otro trabajo, donde se ha propuesto una nueva parametrización para la viscosidad del gas en términos de su número de Reynolds, la cual permite la descripción de la dinámica de discos mas realistas. Una vez caracterizadas las ondas en este último caso, se evaluará la factibilidad de su detección directa por los observatorios de GWs actualmente en operación y/o proyectados para el futuro cercano.
Fiber optics point-source for digital lensless holographic microscopy
(2019-09-01) Patiño Jurado, Brayan de Jesús
El trabajo investigativo llevado a cabo para la producción de esta tesis de maestría tiene como objetivo fundamental el desarrollo de una alternativa tecnológica al sistema de iluminación pinhole comúnmente empleado en microscopía holográfica digital sin lentes (MHDSL). El sistema de iluminación pinhole tiene como principal problema el alto costo de asociado a la complejidad de su fabricación e implementación. Como alternativa de solución el desarrollo de una fuente puntual a fibra óptica para MHDSL es detalladamente descrito a lo largo de este trabajo. El desarrollo de fuentes puntuales a fibra óptica para MHDSL propuesto se basa en la creación de extremos conificados en fibras ópticas convencionales. En el análisis geométrico de la apertura numérica de dichas fibras ópticas con extremos cónicos se presenta una metodología de diseño modelada por una ecuación paramétrica, la cual permite sintonizar la apertura numérica como función del ángulo de conicidad de la punta de la fibra. Adicionalmente, se propone y se evalúa un método de fabricación por ataque químico, en el cual se consideran los efectos de largos períodos de difusión de ácido fluorhídrico en una capa de protección de aceite con el objetivo de producir puntas cónicas en fibras ópticas con ángulos grandes y con buen acabado superficial. Un análisis en simulación de trazado de rayos y de propagación ondulatoria, permite comprobar la dependencia de la apertura numérica con el ángulo de conicidad de la punta de las fibras ópticas. Se presenta, además, la evidencia experimental donde se acopla luz de un láser a las fibras ópticas modificadas y se evalúa la apertura numérica. Finalmente, se realiza una completa caracterización de la resolución y las fibras ópticas cónicas son exitosamente implementadas como fuentes puntuales de ondas esféricas para MHDL.
Dispositivo completamente de fibra óptica basado en fibra de cristal fotónico con electrodos integrados e infiltrada selectivamente con cristales líquidos
(2014) Cardona Maya, Yamile
Resumen: Indudablemente, la transformación del mundo en los últimos años se debe a las tecnologías de la información y la telecomunicación (TIC). Toda la información se transmite a través de redes de comunicaciones basadas, principalmente, en tecnologías fotónicas; y cada vez se hace más necesario buscar nuevas formas de satisfacer las necesidades de capacidad y fiabilidad de la transmisión de la información. Es por esta necesidad que surge la motivación de trabajar en tecnologías completamente a fibra óptica, aptas para ser usadas en distintas aplicaciones en telecomunicaciones. Esta tesis de maestría aborda el diseño de un dispositivo multifuncional completamente a fibra óptica basada en fibras de cristal fotónico con electrodos integrados e infiltrada selectivamente con cristales líquidos (LCPCF). Los resultados muestran que la LCPCF diseñada sirve como acoplador óptico direccional y como filtro óptico, componentes fundamentales en sistemas de comunicaciones por fibra óptica y que ahora se pueden tener en un mismo dispositivo. El punto significativo de la tesis es el desarrollo de una herramienta computacional robusta que acopla la multi-física de la electroestática, la termo/electro-óptica de los cristales líquidos y la fotónica de la propagación de la luz en guías de onda dieléctricas anisotrópicas.
Medida de la concentración de actividad Alfa/Beta grueso, en agua potable
(2014) Zutta Villate, Julián Mateo
Introducción: La calidad del agua de consumo humano es de creciente interés en el mundo; para que esta pueda ser considerada como potable, debe ajustarse a ciertos niveles biológicos, químicos, físicos y radiológicos. Siguiendo recomendaciones de organismos internacionales de salud o, a estándares emitidos por cada país, establecidos según sus condiciones tanto ambientales, como socioeconómicas. La Organización Mundial de la Salud (OMS), en sus guías de potabilización del agua de consumo, establece criterios que permitan evaluar la calidad del agua, con el objetivo de prevenir repercusiones en la salud de la población [1]. La República de Colombia en la resolución número 2115 de 2007 indica, “las características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control vigilancia para la calidad del agua para consumo humano”[2], indicando en este, los niveles tolerables en los análisis: microbiológicos, físicos y químicos, en el agua. Omitiendo cualquier recomendación desde el punto de vista radiológico, en la definición de agua potable. La solubilidad del agua permite modificar la concentración de elementos radioactivos, bien sea en aguas superficiales o de mantos subterráneos. El agua potable puede contener radioisótopos procedentes de, ciclos hidrológicos naturales o como producto de contaminación. Estos últimos debido a actividades tales como [1]: • Desechos radioactivos de procedencia médica e industrial. • Minería. • Uso o producción de fertilizantes fosfatados. Estudios realizados, han considerado que la exposición a dosis bajas y moderadas de radiación, puede aumentar la incidencia de cáncer a largo plazo, y puede aumentar la tasa de malformaciones genéticas. Por otro lado, no se prevén efectos radiológicos perjudiciales para la salud debido al consumo de agua, si esta, presenta concentraciones de radionúclidos menores a los niveles de referencia (OMS). Los resultados de la investigación presentados en esta tesis, se enfocan al desarrollo de una metodología optimizada, que permita la evaluación de la calidad radiológica del agua de consumo humano. Para ello se realizó la puesta a punto de un contador proporcional de flujo gaseoso, y se evaluó la calidad del agua de la ciudad de Bogotá, desde el punto de vista radiológico.
Medida del Contenido de material radioactivo en las aguas de consumo humano por centelleo líquido en la ciudad de Medellín
(2014-02) Marín Díaz, Óscar Arturo
La radioactividad natural llega a las aguas de consumo humano por diferentes mecanismos. Internacionalmente se ha establecido límites para la concentración de actividad para emisores alfa grueso de 0.5Bq/L y para emisores beta grueso de 1Bq/L, como criterios de potabilidad radiológica. La técnica de Contadores de Centelleo Líquido (Liquid Scintillation Counter LSC) ofrece una mayor eficiencia en la detección que la técnica utilizada tradicionalmente con contador proporcional a flujo de gas. Este trabajo puso a punto el Contador de Centelleo Líquido del laboratorio de Física Radiológica y diseño el método analítico para la medición del parámetro alfa/beta grueso en las aguas de consumo humano en la ciudad de Medellín.

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