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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Estudo da propagação de vórtices ópticos em meios com turbulência via técnica holográfica: geração e caracterização experimental
GEORGE BRIAN DOS REIS
TESE
16/12/2024

Instrumentação óptica e dispositivos optoeletrônicos se tornaram ferramentas indispensáveis em aplicações científicas e tecnológicas devido à sua alta precisão e velocidade de medição. Em especial, sistemas de instrumentação ópticos proporcionaram o desenvolvimento e otimização de técnicas ópticas holográficas, dentre elas, ferramentas para aprisionamento de partículas ou pinças ópticas holográficas; sistemas de metrologia óptica holográfica; microscopia holográfica digital, além de sistemas holográficos de projeção e microfabricação 3D, bem como a geração de feixes especiais via hologramas gerados por computador. Por outro lado, a geração holográfica de feixes de luz estruturados com momento angular orbital, ou vórtices ópticos, estão apresentando perspectivas promissoras no aprimoramento e inovação em pinças ópticas, comunicação óptica, informação quântica, imageamento, metrologia e interferometria óptica. Neste sentido, propomos utilizar a técnica holográfica como uma nova abordagem investigativa sobre os efeitos de turbulência nos feixes lasers para transmissao em comunicação óptica sem fio. Este tipo de comunicação por laser desperta enorme interesse industrial, mas enfrenta diversos desafios no meio de propagação. Esta investigação foi feita através de telas de perturbação, conhecidas como telas de fase, descritas pelo modelo estatístico de Kolmogorov, e foram aplicadas ao arranjo holográfico disponível em laboratório. Foi demonstrado como estes feixes se propagam ao longo do eixo z, os perfis de intensidade e mapa de fase, sem e com turbulência, e seus respectivos resultados experimentais. Esses resultados fornecem uma nova perspectiva experimental para investigar a propagação laser na atmosfera, além de fornecerem informações relevantes para aplicações em caracterização de meios turbulentos em ciências biológicas, ambientais e climáticas, bem como auxiliam no aprimoramento e correção de imagens aberradas por meio da óptica adaptativa.

Vórtices ópticos;holografia digital e computacional;moduladores espaciais de luz;interferometria holográfica;turbulência atmosférica.
Optical instrumentation and optoelectronic devices have become indispensable tools in scientific and technological applications due to their high precision and measurement speed. In particular, optical instrumentation systems enable the development and optimization of holographic optical techniques, including tools for trapping parts or holographic optical tweezers; holographic optical metrology systems; digital holographic microscopy, as well as holographic projection and 3D microfabrication systems, as well as the generation of special beams via computer-generated holograms. On the other hand, the holographic generation of structured light beams with orbital angular momentum, or optical vortices, are presenting promising prospects for the improvement and innovation of optical applications, optical communication, quantum information, imaging, metrology and optical interferometry. In this sense, we propose to use the holographic technique as a new investigative approach on the effects of turbulence in laser beams for transmission in wireless optical communication. This type of laser communication has attracted great industrial interest, but faces several challenges in the propagation medium. This investigation was carried out using disturbance screens, known as phase screens, described by the Kolmogorov statistical model, and were applied to the holographic array available in the laboratory. It was demonstrated how these beams propagate along the z axis, the intensity profiles and phase map, without and with turbulence, and their respective experimental results. These results provide a new experimental perspective to investigate laser propagation in the atmosphere, in addition to providing relevant information for applications in characterizing turbulent media in biological, environmental and climate sciences, as well as aiding in the enhancement and correction of aberrated images through adaptive optics.
Optical vortices;digital and computational holography;spatial light modulators;holographic interferometry;atmospheric turbulence
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
FIS - GEORGE BRIAN DOS REIS.pdf

Contexto

FÍSICA
SISTEMAS ATÔMICOS, MOLECULARES, ÓPTICOS E CONDENSADOS
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Banca Examinadora

MARCOS ROBERTO DA ROCHA GESUALDI
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
LUCIANO SOARES DA CRUZ Participante Externo
MARCOS ROBERTO DA ROCHA GESUALDI Docente - PERMANENTE
ANTONIO ALVARO RANHA NEVES Participante Externo
MIKIYA MURAMATSU Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 17
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Bolsa de Doutorado no País GD 24

Vínculo

-
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Sim
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