OPTICA NO LINEAL

Autor: GONZÁLEZ HERRAEZ MIGUEL.
Año: 2003.
Universidad: POLITÉCNICA DE MADRID.
Centro de lectura: E.T.S.I. TELECOMUNICACIÓN.
Centro de realización: INSTITUTO DE FÍSICA APLICADA, CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICAS.

Resumen: Esta tesis describe diferentes métodos para medir la distribución longitudinal de dispersión cromática en fibras ópticas usando efectos no lineales. El conocimiento de las variaciones de dispersión cromática a lo largo de la fibra será vital para la implantación exitosa de sistemas de transmisión de muy alta velocidad (menor 40 Gbps) y de gran ayuda en la implantación de líneas de transmisión gestionadas en dispersión. La primera parte de la tesis es un estudio teórico y experimental de los distintos efectos no lineales que suceden en la fibra, en especial del fenómeno de mezcla de cuatro ondas, que está en la base de los métodos de medida propuestos en esta tesis. Seguidamente describimos dos métodos originales para la medida distribuida de dispersión cromática usando mezcla de cuatro ondas. El primero está basado en una medida extremo a extremo de eficiencia del proceso de mezcla en un intervalo de longitudes de onda de bombeo. A partir de esta medida de eficiencia espectral de mezcla somos capaces de obtener la variación de dispersión cromática que se produce a lo largo de la fibra mediante un algoritmo original de recuperación de fase. El segundo método implica un análisis de la eficiencia de mezcla a lo largo de la fibra usando amplificación local Brillouin. Con este método demostramos las mejores resoluciones obtenidas hasta este momento en este tipo de medidas.

Autor: RUIZ MENDEZ CAMILO.
Año: 2004.
Universidad: SALAMANCA.
Centro de lectura: EDIFICIO HISTORICO.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: La tésis presentada aborda los problemas de interacción de un laser intenso con átomos y moléculas haciendo énfasis en los mecanismos de correlación entre los electrones. A lo largo de la última década, el avance en la tecnología de amplificación laser llamada CPA (Chirped Pulse Amplification) ha permitido disponer de fuentes laser de luz muy intensa,, por encima de la unidad atómica de intensidad (I_c=3.5e14 W/cm^2). Cuando los átomos o las moléculas interaccionan con esta luz, la misma estructura del átomo queda totalmente distorsionada por lo que un estudio perturbativo de la interacción ya no es posible. En esta tésis abordamos este problema, el de la ionización de átomos y moléculas en interacción con un laser intenso. El principal objetivo de la tésis es el de mostrar como los efectos de correlación entre los electrones del átomo sigue siendo muy importante aún cuando la interacción con el laser es tan intensa. La metodología del estudio es la resolución ab initio de la Ecuación de Schroedinger dependiente del tiempo. La resolución numérica de estas ecuaciones requiere complejas técnicas numéricas y de ordenadores de cómputo masivo. Los resultados más importantes de la tesis son los siguientes: En un modelo unidimensional del Helio que incluye de manera exacta la interacción entre dos electrones y el campo, hemos mostrado las diferencias que se observan cuando se comparan dos tipos de átomos de Helio. En el caso del singlete del Helio, la doble ionización es más eficiente que en el triplete donde la correlación se inhibe. Estas ideas se pueden extender a átomos de tres electrones como el Litio en el cual existen dos canales de ionización. Nuestro modelo da cuenta de la diferencia entre estos dos canales y la atribuye al efecto de la simetría de intercambio exigida por el principio de exclusión de Pauli.

Autor: GIMENO GORMAZ NELIDA.
Año: 2004.
Universidad: ZARAGOZA.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: En esta tesis doctoral se describe la preparación y estudio de diferentes cristales líquidos "tipo banana" con los siguientes resultados: -La adecuada selección del núcleo angular, el núcleo lateral y las cadenas terminales han permitido obtener nuevos cristales líquidos "tipo banana". La mayoría de los compuestos han presentado la mesofase SmCaPa, y en menor número, la secuencia de mesofases SmCP-B1 aplicando campos electromagnéticos. -La técnica de fotopolimerización in-situ permite obtener redes anisótropas con orden macroscópico de tipo SmCP y B1, procesables en forma de películas libres y estables a temperatura ambiente. -Por primera vez se han generado mesofases de tipo B mediante enlaces de hidrógeno. Los complejos preparados presentan propiedades mesógenas, dieléctricas y ópticas similares a las descritas para cristales líquidos tipo "banana" covalentes. -Se ha evaluado la actividad ONL (GSA) de diferentes materiales con orden SmCPf, en mesofase o en redes anisótropas. Los coeficientes no lineales medidos están en el orden de d=1-2pm/V y D=2-6 pm/V.

Autor: Esteban Martín Adolfo.
Año: 2005.
Universidad: VALENCIA.
Centro de lectura: Facultat de Física.
Centro de realización: Facultat de Física.

Resumen: Se ha efectuado un estudio experimental de la formación de patrones y estructuras localizadas en el plano transversal a la propagación de la luz, utilizando dos clases de osciladores fotorrefractivos (PROs). Por una parte, se ha utilizado un PRO con cavidad lineal (de tipo Fabry-Perot) con un cristal no lineal de BaTiO3 bombeado bidireccionalmente (mediante dos haces láser contrapropagantes) para trabajar en configuración de mezcla degenerada de cuatro ondas, donde se obtienen patrones periódicos y estructuras localizadas denominadas paredes de dominio. Por otra parte, un PRO con cavidad en anillo con bombeo unidirecional para obtener una mezcla no degenerada de dos ondas que exhibe patrones de vórtices. En primer lugar, se realizaron las investigaciones donde se verifica, experimentalmente, la relación existente entre el número de onda de los patrones de rollos y la desintonía. La utilización de un PRO lineal estabilizado para mezcla degenerada de cuatro ondas unidimensional (para evitar efectos de curvatura) ha permitido obtener patrones de rollos estables a diferencia de los experimentos realizados en sistemas no degenerados donde solo existen de forma transitoria. Se ha realizado la medida del rango espectral libre de la cavidad activa, mediante una técnica basada en la medida de dos números de onda idénticos de rollos al variar la longitud de la cavidad. Por lo tanto, se caracterizan en función de la desintonía, las diferentes estructuras que se observan en el sistema, siendo: rollos, estructuras no periódicas, campo homogéneo y paredes de dominio. En segundo lugar se efectuaron investigaciones sobre la Transición Ising-Bloch (TIB). Se dan las primeras evidencias experimentales de la existencia de paredes de Bloch y paredes de Ising en una cavidad óptica no lineal fotorrefractiva. El sistema experimental empleado es el PRO lineal para mezcla degenerada de cuatro ondas bidimensional, por lo que la curvatura afecta a la dinámica y carácter de las estructuras. Para el estudio de la fase y amplitud del campo a través de la interfase, se utilizó una técnica de reconstrucción interferométrica. El trabajo realizado pone de manifiesto la existencia de estructuras complejas, que no pueden ser descritas mediante la ecuación real de Swift-Hohenberg (RSHE). Se estudia la TIB en un sistema unidimensional estabilizado y se utiliza una inyección para la generación de las paredes de dominio. Entre los resultados más importantes, cabe destacar la existencia de una TIB que presenta un ciclo de histéresis al utilizar como parámetro de control la desintonía. Éste se explica mediante la adición de un nuevo término no lineal en la ecuación compleja de Ginzburg-Landau con simetría de fase rota. Por último se presenta la caracterización detallada de paredes de dominio en la TIB donde se tratan: los efectos de borde, el método de caracterización de paredes mediante el promedio del campo complejo en el centro de la estructura, la influencia del perfil no plano de la emisión dependiendo de la desintonía y las relaciones entre velocidad, intensidad y gradiente de fase de las paredes. También se verifica experimentalmente la validez del parámetro de quiralidad para caracterizar la dinámica. En tercer lugar, se investiga la generación y control de estructuras localizadas, presentando lo que constituye una memoria óptica. Se utiliza el PRO lineal para mezcla degenerada de cuatro ondas donde se inyecta un haz focalizado de forma que permite generar estructuras localizadas de fase. Se muestra que controlando la posición y fase del haz de inyección, se pueden actuar sobre las estructuras inyectadas. Los manipulaciones que se presentan son la escritura, borrado y desplazamiento de las estructuras localizadas. Además, se estudia las condiciones para la es 8 tabilida 545 d de las estructuras con la desintonía y distancia de interacción. Como ejemplo de memoria óptica, se desarrolló un vector de varias estructuras de fase inyectadas que pueden ser conmutadas on /off. Finalmente, se ha verificado experimental la ruptura de simetría continua de fase por medio de la técnica de rocking. El sistema experimentalmente empleado, que exhibe invariancia de fase, es un PRO con resonador en anillo para mezcla no degenerada de dos ondas, que se somete a rocking inyectando un haz modulado en fase con saltos de media onda. El resultado es el reemplazo de los vórtices por paredes de dominio, lo que permite demostrar la ruptura de la simetría continua de fase.

Autor: GALLASTEGUI MAÑARICUA JOAN ANDER.
Año: 2005.
Universidad: PAÍS VASCO.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA.

Resumen: En el presente trabajo se ha llevado a cabo un estudio de las diferentes propiedades ópticas tanto lineales como no lineales, electroópticas, y estructurales en un conjunto de materiales pertenecientes a un nuevo tipo de cristales líquidos denominados del tipo 'banana'. Desde el punto de vista molecular, estos compuestos presentan una forma combada de la cual deriva su nombre. Es precisamente esta forma peculiar la que les confiere propiedades físicas interesantes. Por una parte presentan mesofases cuyas estructuras son muy diferentes de las típicas de cristales líquidos convencionales usualmente calamíticos (cuyas moléculas son alargadas). Por otro lado, tienen respuestas ópticas no lineales de una muy alta eficiencia, lo cual, en principio, supone un gran atractivo desde el punto de vista de sus posibles aplicaciones tecnológicas. En este trabajos se ha realizado una caracterizaicón completa del tensor que da cuenta de la eficiencia de generación de segundo armónico en una amplia familia de compuestos, y como resultados más reseñable cabe destacar que en todos los casos dicha eficiencia es un orden de magnitud superior a la de los cristales líquidos convencionales, siendo en algún caso hasta dos ordenes superior. Se llevó a cabo también en algunos casos un interés un estudio exhaustivo de diferentes propiedades electroópticas, lo que permitió detectar por vez primera transiciones inducidas por el campo eléctrico entre fases columnares (bidimensionales) y esmécticas (unidimensionales). Las propiedades estructurales de los materiales en los que se observó este fenómeno fueron también analizadas mediante difracción de rayos x a bajo ángulo. Por otra parte se han obtenido fotopolímeros basados en este tipo de materiales. Estos tienen la ventaja de presentar orden polar, y por lo tanto permitir la generación de segundo armónico, sin necesidad de aplicar campos eléctricos. Además presentan un mejor comportamiento desde el punto de vista de las posibles aplicaciones tecnológicas. Así mismo, el proceso de fotopolimerización permitió obtener películas debidamente orientadas en ausencia de campo aplicado y a temperatura ambiente, en los que fue posible llevar a cabo un estudio estructural imposible de realizar en la mesofase sin polimerizar debido a la absorción de rayos x por parte de la celda.

Autor: PAZ ALONSO MARÍA JESÚS.
Año: 2005.
Universidad: VIGO.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: El propósito general de esta tesis es estudiar, mediante simulaciones numéricas, la propagación de haces de luz láser en los denominados medios ópticos cúbico-químicos (C-Q). Estos materiales se caracterizan por tener un índice de refracción que depende de la potencia del haz de luz incidente, de tal manera que es autoenfocante para intensidades bajas y autodesenfocante para intensidades altas. En este tipo de medios la luz adquiere unas propiedades físicas similares a las de los fluidos habituales, como la existencia de vórtices estables y de tensión superficial. Este proceso puede interpretase como una transición de fase de un gas de fotones a un 'líquido de luz'. En primer lugar se ha estudiado, de manera teórica, cómo utilizar un sistema atómico de cuatro niveles con transparencia inducida electromagnéticamente (EIT) para alcanzar una situación con susceptibilidades de tercer y quinto orden gigantescas y de signo opuesto. Una elección adecuada de los parámetros permite obtener condensados de luz bidimensionales estables. Nuestros resultados teóricos podrían ser la base para experimentos reales en óptica no lineal con láseres continuos de mW. Para la determinación de índices de refracción no lineales, se ha considerado la técnica de Z scan. Se ha desarrollado una teoría simple basada en el método de los momentos, que permite ajustar los datos experimentales de Z scan. Se han obtenido los estados estacionarios de la ecuación no lineal de Schrödinger C-Q, para diferentes potencias del haz, y se han formulado experimentos ideales para estudiar su dinámica. Las propiedades físicas del estado resultante, como tensión superficial, son similares a las de los fluidos habituales. Después se ha realizado una comparación entre los estados estacionarios del medio C-Q y los que se obtienen para el sistema atómico de cuatro niveles con EIT, obteniendo resultados muy similares. Posteriormente se han calculado estados tipo vórtice en medios C-Q, para diferentes valores del momento angular y distintas potenciales. Mediante un análisis de estabilidad, hemos demostrado que estas distribuciones de luz son estables cuando se propagan, probablemente para valores ilimitados del momento angular, siempre que el haz que los contiene sea lo suficientemente ancho. Estos estados estacionarios son muy similares a los que se obtienen para el medio con EIT. Para demostrar la estabilidad de los estados tipos vórtice, se ha simulado la reflexión total de haces de luz que contienen vórtices en la frontera de un material no lineal C-Q y aire, par distintos ángulos de incidencia. La tensión superficial impide la filamentación del haz para un cierto rango de ángulos de reflexión total, incluso en el caso en que el vörtice se divida originando vórtices de menor momento angular. Finalmente, se ha demostrado que es posible generar redes de vórtices estables en los condensados de luz. Para ello basta con propagar varios haces concéntricos que contengan vórtices con distinto momento angular en un material C-Q. El movimiento de los vórtices en la red es muy similar al de los vórtices en los superfluidos, descritos por la ley de Kelvin. El número de componentes de la red viene determinado por la diferencia de vorticidad de los haces iniciales, y el momento angular neto de la misma coincide, en todos los casos, con el del haz inicial externo.