Top PDF Simulación de propagación de ondas en fibra óptica método FDTD (Finite-Difference Time-Domain)

Simulación de propagación de ondas en fibra óptica método FDTD (Finite-Difference Time-Domain)

Simulación de propagación de ondas en fibra óptica método FDTD (Finite-Difference Time-Domain)

La sexta generación de los sistemas ópticos de comunicaciones consiste en soluciones al problema de dispersión. Esta etapa es liderada por los sistemas basados en Solitones ópticos. Estos son pulsos que mantienen su forma y amplitud a través de largas distancias. Con este sistema se sobrepasan la barrera de 5 Gb/s por canal. En el año 1997, un experimento muestra que se pueden enviar, con esta técnica, datos con velocidad de 10 Gb/s a través de 9000 km. En el año 2000 entran en funcionamiento los cables interoceánicos TCPN-5, y el TCPN-6, los cuales transmiten información por medio de solitones ópticos. En la actualidad (2002) los sistemas de comunicación por fibra óptica usan, sistemas que operan con el esquema de codificación NRZ (Non return cero) y WDM, o combinaciones entre WDM y tecnología de solitones para alcanzar tasas de transmisión del orden de 100 Gb/s.
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Análisis y simulación de la propagación de ondas milimétricas en un ambiente indoor

Análisis y simulación de la propagación de ondas milimétricas en un ambiente indoor

Tomando en cuenta estudios de antenas a frecuencias similares a las del presente trabajo [34] [35] [36] y considerando que los resultados de los dos diseños realizados en el capítulo 2 no presentan parámetros irreales, se decide optar por el sustrato RO3003 para la simulación en los ambientes indoor, debido a que se tiene un valor exacto de constante dieléctrica para una frecuencia cercana a 73.5 GHz [36]. Se presenta también la simulación en CST de la antena en el sustrato RO5880 para observar su comportamiento.

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Simulation of the sound propagation inside a wind instrument by means of the Finite-Difference Time- Domain Method

Simulation of the sound propagation inside a wind instrument by means of the Finite-Difference Time- Domain Method

RESUMEN: En el presente trabajo se estudia la evolución temporal de la propagación de las ondas sonoras en el interior de un instrumento de viento mediante el método de diferencias finitas en el dominio temporal (FDTD). El modelo de instrumento adoptado se compone de un resonador con simetría axial (cuerpo del instrumento) excitado por medio de pulsos periódicos de aire. Para simular el mecanismo de excitación del instrumento se emplean fuentes transparentes en la entrada del resonador. La técnica de cálculo empleada en el método de diferencias finitas reduce las oscilaciones espureas ya que utiliza dos mallas al tresbolillo. Esta técnica ha sido utilizada en las últimas décadas en otros ámbitos de la Acústica, tales como la Acústica de Salas [1] o la Acústica Ambiental [2]. La simulación numérica del instrumento permite analizar la influencia de la geometría interna (agujeros, forma de la terminación) en la propagación sonora del instrumento, así como, la evolución temporal del régimen de oscilación.
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Estudio y simulación de la propagación de solitones en una fibra óptica monomodo

Estudio y simulación de la propagación de solitones en una fibra óptica monomodo

Mediante este estudio se ha corroborado lo importante que hoy en día resultan las comunicaciones ópticas, sin embargo el gran futuro de las comunicaciones ópticas se verá reflejado en un pulso ultra corto denominado solitón, que a pesar de viajar a grandes velocidades sobre grandes distancias conservan su forma, si bien han surgido varios problemas para lograr entender el funcionamiento del solitón, y aunque esto aparentemente sea complicado, son muy interesantes incluso para otras materias, como la matemática, física o con otras ciencias aplicadas, ya que la ecuación de Schrödinger que ayuda en el entendimiento del comportamiento del solitón, aparece en sistemas naturales y en otros artificiales de gran interés práctico. Esto incluye temas tan importantes como los impulsos neuronales, debido a que algunos científicos creen que podrían estar debidos a ondas solitónicas en las membranas celulares de las neuronas. [17][93][94]
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SIMULACIÓN ACÚSTICA DE TEJIDOS VEGETALES EN COORDENADAS ESFÉRICAS MEDIANTE FDTD

SIMULACIÓN ACÚSTICA DE TEJIDOS VEGETALES EN COORDENADAS ESFÉRICAS MEDIANTE FDTD

A priori las velocidades coinciden con las teóricas para ondas de tipo Rayleigh, pero podemos realizar un estudio más profundo para analizar el movimiento de las partículas de la corteza. Así, podemos representar la velocidad de partícula en función de la profundidad en el momento de mayor amplitud de la onda. La figura 5 muestra cómo las componentes longitudinales respecto de la dirección de propagación están desfasadas respecto de las componentes transversales. Además, la onda se atenúa en profundidad y no es capaz de penetrar a una distancia mayor que una longitud de onda. Por último, a una profundidad de 0.2 λ se produce una inversión en las componentes de velocidad de partícula: las partículas en la superficie describen un movimiento elíptico retrógrado en el plano sagital a la velocidad de propagación y por debajo de 0.2 λ este movimiento se invierte. Todos estos rasgos del movimiento de las partículas coinciden con los característicos de una onda superficial tipo Rayleigh.
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Firma característica de una caverna generada por una explosión nuclear subterránea en datos de exploración sísmica 2DCharacteristic signature of a cavern generated by an underground nuclear explosion in 2D seismic exploration data

Firma característica de una caverna generada por una explosión nuclear subterránea en datos de exploración sísmica 2DCharacteristic signature of a cavern generated by an underground nuclear explosion in 2D seismic exploration data

Las inspecciones in situ (OSI) constituyen uno de los pilares del régimen de verifi- cación del Tratado de Prohibición Completa de Ensayos Nucleares (CTBT por sus siglas en inglés). El objetivo de las OSI es verificar si alguna prueba nuclear se ha llevado a cabo en un sitio, identificando por medio de algún estudio geofísico la presencia de una caverna, pozo o dispositivo que indique que el tratado ha sido violado. El estado del arte, al momento de la redacción de esta tesis, no reporta información de datos sísmicos, simulados o reales, en los que se estudie el comportamiento de cavernas generadas por explosiones nucleares. Por tanto, la investigación realizada en simu- lación de propagación de ondas aporta una metodología para identificar, localizar y reconocer este tipo de estructuras en datos sísmicos. En este trabajo se presentan los resultados de la simulación de propagación de ondas elásticas, en el dominio del tiem- po, en un medio bidimensional con una caverna generada por una explosión nuclear subterránea. La ecuación de onda se resuelve con el método de elementos espectra- les, usando polinomios de orden 4 y elementos cuadrilateros. Se proponen y resuelven modelos de complejidad incremental, para tamaños de cavidades de 1 kilotón (kt), 10 kt, 20 kt, 100 kt y 600 kt, que ayudan a determinar el efecto de la estructura final en los datos sísmicos. El método de elementos espectrales resuelve satisfactoriamente el problema de la caverna. Como resultado de las simulaciones, se obtienen trazas en las que se observa el efecto de las estructuras: a) las cavidades se comportan como puntos o cuerpos difractores, dependiendo de su tamaño, mientras que b) las caver- nas, que son estructuras más complejas, se comportan como dos cuerpos difractores concéntricos.
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Modelado numérico de la propagación de ondas electromagnéticas mediante el método de las Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo (FDTD): aplicación a medios Tellegen

Modelado numérico de la propagación de ondas electromagnéticas mediante el método de las Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo (FDTD): aplicación a medios Tellegen

Finalmente, se ha validado la condición de estabilidad que habíamos deducido analíti- camente para nuestra formulación FDTD. Para ello, se han simulado dos situaciones en el límite de estabilidad, una previsiblemente estable y la otra no. Efectivamente, se ha visto que, en un caso, el algoritmo funciona perfectamente, mientras que, en el otro, los errores se multiplican rápidamente y la simulación falla. Esto prueba que la condición límite de estabilidad que se había deducido para este problema es la correcta y que, cumpliendo esta condición, podemos estar seguros de la exactitud del algoritmo. Se ha concluido, entonces, tras estas pruebas de nuestro algoritmo, que éste reproduce perfectamente la propagación de una onda electromagnética en un medio Tellegen uni- dimensional.
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Vista de Refracciones y reflexiones simultáneas en estimación de velocidades mediante tomografía basada en rayos.

Vista de Refracciones y reflexiones simultáneas en estimación de velocidades mediante tomografía basada en rayos.

Donde P ( x ) es la perturbación en el campo de presión del medio y c ( x ) su velocidad de propagación. La solución a esta ecuación diferencial parcial es complica- da, y en general debe ser resuelta numéricamente. Esto conduce a un problema de naturaleza computacional cuando se requiere explorar soluciones rápidas pero útiles del problema. Una forma de aproximar la solu- ción a la ecuación de ondas sin requerir una solución completa del problema, es hacer uso de la aproximación a altas frecuencias que conduce a la aproximación del rayo (Cerveny, 2001). En esta aproximación, se estudia el comportamiento de ondas de alta frecuencia (longitud de onda corta) que en últimas terminan siendo descritas por la dirección de propagación de la onda. Esta solución se caracteriza por la construcción de rayos, que son construcciones geométricas perpendiculares al frente de onda y que indican la dirección de propagación de las ondas. En esta aproximación, la propagación del frente de ondas asociado a un conjunto de rayos está descrita por la ecuación Eikonal (Margrave, 2001).
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Estudio y simulación de los efectos no lineales modulación cruzada de fase (XPM) y mezcla de cuatro ondas (FWM) en una fibra óptica monomodo

Estudio y simulación de los efectos no lineales modulación cruzada de fase (XPM) y mezcla de cuatro ondas (FWM) en una fibra óptica monomodo

En la actualidad los sistemas de comunicaciones por fibra óptica son preferidos sobre otros medios de transmisión, debido a la capacidad que poseen las fibras ópticas para transportar grandes cantidades de información en trayectorias extensas sin acudir a repetidores y las altas tasas de transmisión que ofrecen. Los efectos no lineales se pueden presentar cuando uno o más campos ópticos con varias longitudes de onda se propagan por la misma fibra óptica, con valores elevados de potencia y velocidad de transmisión. En este artículo se realiza el estudio de dos efectos no lineales XPM (Cross Phase Modulation) y FWM (Four Wave Mixing).
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017 SISTEMASDECOMUNICACIONESÓPTICOSMULTICANALES

017 SISTEMASDECOMUNICACIONESÓPTICOSMULTICANALES

El proceso de diseño de la fabricación básica para crear una serie de láseres para longitudes de ondas diferentes consiste en variar gradualmente de elemento a elemento, ya sea la longitud óptica de las cavidades o bien, la selectividad de la frecuencia de las cavidades, por ejemplo variando el período de la rejilla de Bragg en un arreglo de láser DFB o DBR.

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Diseño de una red de acceso Gepon para la empresa Ecuanet Megadatos en un sector de Cumbayá

Diseño de una red de acceso Gepon para la empresa Ecuanet Megadatos en un sector de Cumbayá

Las inversiones fijas son aquellas que se realizan en bienes tangibles, garantizan la operación del proyecto, no son objeto de comercialización y se requieren para utilizarse en su vida útil. Los costos que se presentan son referenciales obtenidos de varias fuentes, en la tabla 4.15 se describen las inversiones fijas considerando valores expuestos en la sección 4.2, justificando el número de puertos que se usarán en el ODF, la cantidad de splitters de primer y segundo nivel, el número de mangas y la cantidad de fibra óptica que serán utilizados para el despliegue de la red, considerando un margen de seguridad en cuanto al mantenimiento e instalación del cable de fibra óptica considerados en las secciones 3.5.1 y 3.5.2.
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Guía de Instalación de fibra óptica subterránea y aérea

Guía de Instalación de fibra óptica subterránea y aérea

El uso de fibra óptica como un medio de comunicación es nuevo. El fuego se utilizó como una señal de comunicación de la historia temprana humana. La luz como comunicación, fue usada como código morse reflejada por espejos, sobre todo en la señalización de buque a buque. Ya en 1860, Alexander Graham Bell demostró la transmisión de voz, el uso de espejos que se utilizaban vibraban por las ondas sonoras de la voz para que la luz reflejada por los espejos fuera modulada por el sonido. La luz modulada en el extremo receptor se centraba en un plato en forma de antena. La resistencia de la placa y los cambios de corriente se utilizaban para conducirla sobre un dispositivo similar al altavoz moderno.
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Temperature measurement by means of fiber specklegram sensors (FSS)

Temperature measurement by means of fiber specklegram sensors (FSS)

Al reemplazar la ecuación (11) en (3), se puede observar que los cambios de la intensidad en el patrón de speckle varían linealmente con el cambio de temperatura de la fibra óptica. En conclusión, cuando la fibra óptica es perturbada, el patrón de speckle a la salida de la fibra es ligeramente modificado por los cambios de fase en la fibra óptica multimodo. Estas modificaciones producen variaciones locales de intensidad lo que genera pequeñas deformaciones en el patrón de speckle de la fibra. Algo similar se ilustra en la Figura 1, correspondiente a un trabajo que hemos publicado previamente [29], donde la intensidad es perturbada localmente deformando ligeramente el patrón de speckle de la fibra para el caso de una perturbación mecánica. Más aún, si se usa una fibra de filtrado (fibra monomodo) con un tamaño de núcleo apropiado al final de la fibra multimodo, es posible traducir apropiadamente un cambio local en el patrón de speckle en un cambio en la potencia óptica al final de dicha fibra monomodo que es la que lleva la luz al fotodetector. De esta manera, es posible medir las perturbaciones térmicas que alteran el estado de la fibra multimodo.
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Simulación de microcavidades ópticas usando FDTD

Simulación de microcavidades ópticas usando FDTD

Figura 1—1 Tendencia a la utilización de Microcavidades Ópticas ________________________- 3 - Figura 1—2 Microcavidades Ópticas basadas en materiales de alto Contraste (Resonador Tipo Disco, Micro-Toroide, Fabry Perot) imagen tomado de M. Sigalas [1] ___________________________- 4 - Figura 1—3 Microcavidades Ópticas Fotónicas (Celda Fotónica, Guía de Onda Fotónica) imagen tomado de M. Sigalas [1] _________________________________________________________- 4 - Figura 1—4 Cristal Fotónico 3D imagen tomado de M. Sigalas [1] _______________________- 5 - Figura 2—1 Discretización Espacial FDTD imagen tomado de S. Sario [6]_________________- 6 - Figura 2—2 Celda Yee imagen tomado de J. Herrera ___________________________________- 7 - Figura 2—3 Actualización de los campos para el siguiente paso de tiempo, es requerido los dos anteriores para actualizar algún campo ______________________________________________- 8 - Figura 2—4 a) Cálculo de Hz b) Cálculo de Ex________________________________________- 9 - Figura 2—5 Celda Yee 2D TMz __________________________________________________- 11 - Figura 2—6 Multi-Medio. 4 celdas con parámetros constitutivos diferentes ________________- 12 - Figura 2—7 Frontera PEC_______________________________________________________- 12 - Figura 2—8 Frontera PMC ______________________________________________________- 13 - Figura 2—9 Estructura con Fronteras PML, fuente en el centro imagen tomado de S Sario [6]_- 14 - Figura 2—10 Perfil parabólico PML _______________________________________________- 15 - Figura 2—11 Estructura simulada ________________________________________________- 16 - Figura 2—12 Coeficiente de Atenuación PML _______________________________________- 17 - Las fronteras absorbentes se implementaron con perfil parabólico en dos dimensiones [6]; la
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Método de calibración para interrogadores de redes de Bragg en fibra óptica

Método de calibración para interrogadores de redes de Bragg en fibra óptica

El  artefacto  de  calibración  usado  está  compuesto  por  un  filtro  sintonizable  (JDSU  MAPF+1GGP01FA)  unido  a  un  espejo  de  fibra  óptica  que  simulan  una  red  de  Bragg  de  0,175  nm  de  anchura  espectral  (FWHM:  Full  Width  at  Half  Maximum),  similar  a  las  FBG  usadas  habitualmente  como  sensores.  La  anchura  espectral  del  filtro  sintonizable  usado  es  de  0,250  nm,  sin  embargo  al  usarse  en  reflexión  mediante  el  espejo,  el  valor  de  la  anchura  espectral  a  mitad  de  altura  se  afina  pasando  a  ser  de  0,175  nm.  Este  artefacto  de  calibración  puede  ser  sintonizado  pm  a  pm  en  todas  las  longitudes de onda desde 1420 a 1630 nm (Fig.  2). 
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CÁLCULO DE CAMPOS ACÚSTICOS NO LINEALES MEDIANTE DIFERENCIAS FINITAS EN DOMINIO TEMPORAL

CÁLCULO DE CAMPOS ACÚSTICOS NO LINEALES MEDIANTE DIFERENCIAS FINITAS EN DOMINIO TEMPORAL

Las aproximaciones del modelo de acústica lineal para ondas de pequeña amplitud simplifican las ecuaciones constitutivas en gran medida, facilitando y en muchos casos posibilitando la derivación de soluciones analíticas simples para el modelado de fenómenos físicos concretos. Sin embargo, existen multitud de fenómenos acústicos que no pueden ser descritos mediante los modelos lineales. Las aproximaciones realizadas delimitan el estudio a ondas de pequeña amplitud, por lo que no pueden ser usados para modelar aplicaciones de potencia como en medicina terapéutica HIFU (HIgh Focused Ultrasound), litotricia, la administración controlada de medicación, análisis vibratorio de dispositivos de cortado, raspado y limpieza, fenómenos de streaming, fuerza de radiación, cavitación, resonadores no lineales, sonoluminescencia, y un largo etcétera 1 . Pero además, los modelos lineales omiten otros fenómenos producidos durante la propagación por efecto acumulativo en medios altamente no lineales que también ocurren para ondas de pequeña amplitud. Es por ello que para determinadas aplicaciones de baja señal como pueden ser la ecografía común y en especial las nuevas técnicas de imagen por vibroacustografía, la solución ofrecida por los modelos lineales no describe con fidelidad los fenómenos acústicos observados experimentalmente.
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Desarrollo de un refractómetro de fibra óptica con rejillas de BraggDevelopment of a fiber optics refractometer based on fiber Bragg gratings. 

Desarrollo de un refractómetro de fibra óptica con rejillas de BraggDevelopment of a fiber optics refractometer based on fiber Bragg gratings. 

Para medios transparentes y translúcidos, hay varios tipos de sensores que son sensitivos al índice de refracción. Por sus características, los de fibra óptica han sido ampliamente considerados por presentar la posibilidad de realizar mediciones espectrales, sensado remoto sobre largas distancias, inmunidad a interferencia electromagnética y ambientes agresivos, alta sensibilidad, respuesta rápida, ser de tamaño reducido y ligeros; tener un ancho de banda grande. Las estructuras periódicas tipo rejilla de Bragg en fibras ópticas (FBG, por sus siglas en inglés) para sensado del índice de refracción por campo evanescente han atraído mucho interés en fechas recientes. Al reducir el diámetro de la cubierta hasta la zona de campo evanescente a lo largo de la región de la rejilla, el índice de refracción efectivo de la FBG es afectado significativamente por el índice de refracción circundante (SRI, por sus siglas en inglés). Como resultado de lo anterior la longitud de onda de Bragg (λ B ) reflejada varía con el SRI y la temperatura. El rol principal de la
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EC 2322 Características Fibras Ópticas pdf

EC 2322 Características Fibras Ópticas pdf

La fibra óptica monomodo de índice escalonado tiene un diámetro del núcleo muy pequeño, típicamente inferior a 10 µm, y además su ángulo crítico es cercano a los 90° para que las ondas TEM se propaguen casi paralelas a la dirección de propagación. Para lograr esto último es necesario que la diferencia entre los índices de refracción del núcleo y del revestimiento sea muy pequeña.

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1628494x

1628494x

La Tesis ha sido dividida en dos partes. En la primera, que agrupa desde el capítulo tercero al sexto (ambos inclusive), se describen los diferentes pasos que se fueron realizando para la obtención de una herramienta numérica eficiente para la caracterización modal de guiaondas ópticas lineales y no-lineales. Por su parte, en la segunda, formada por los capítulos séptimo y octavo, se pormenorizan tanto los intentos fallidos por superar las limitaciones del FFT-BPM, como las aportaciones que finalmente se realizaron en el ámbito de la propagación de la envolvente óptica, y que permiten superar la clara situación de desventaja en que se encontraban los métodos espectrales respecto de otros métodos de amplia difusión en el campo de la óptica, como pueden ser los basados en diferencias finitas. Asimismo, se ha considerado oportuno agrupar en un capítulo previo (Cap.2) todas las ecuaciones, definiciones y aproximaciones que se van a utilizar en las dos partes en que ha sido dividida la Tesis. Para ello, y partiendo de las ecuaciones de Maxwell, se deducen las ecuaciones del método de propagación del haz (BPM), poniendo especial énfasis en el significado físico de la aproximación de envolvente lentamente variable, la cual constituye la base de su desarrollo. La razón de comenzar por las ecuaciones de propagación es que las ecuaciones modales son fácilmente obtenidas a partir de las anteriores sin más que eliminar la dependencia con la coordenada z de propagación. Otro aspecto que también será tratado en este segundo capítulo es el proceso que habitualmente suele ser seguido en la bibliografía para la normalización de la ecuación de ondas modal lineal y no-lineal, pero que, sin embargo, no lo es para las ecuaciones de propagación, las cuales son resueltas manteniendo las variables su significado físico original.
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Estudio de la influencia de la dirección de la fibra en la velocidad de propagación de ultrasonidos (FAKOPP) en madera estructural de "Pinus Sylvestris L " y "Pinus Radiata D  Don "

Estudio de la influencia de la dirección de la fibra en la velocidad de propagación de ultrasonidos (FAKOPP) en madera estructural de "Pinus Sylvestris L " y "Pinus Radiata D Don "

Por medio de la realización de ensayos en laboratorio sobre un abanico de ángulos conocidos, se ha estudiado la influencia que tiene el ángulo entre la dirección de la fibra y la de las ondas ultrasónicas al realizar ensayos indirectos; en la práctica los únicos posibles en la mayoría de estructuras en servicio. Se ha optimizado el postproceso analítico de resultados para la generación de un modelo de ajuste (ecuación general) en función del ángulo, obtenido por la regresión de datos reales medidos en laboratorio para las especies y el equipo empleado. Se determinan también los ángulos de aplicación más homogéneos y fiables para la realización de este tipo de ensayo indirecto en obra.
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