Trabajo de Fin de Máster

Una vez superadas el resto de asignaturas, para obtener el título de máster cada estudiante debe presentar su Trabajo de Fin de Máster, en el que deberá mostrar las competencias y conocimientos adquiridos a lo largo del curso. A continuación se expone el listado de trabajo que se proponen para este curso. Sin embargo, los estudiantes podrán proponer otros proyectos a los profesores del máster para que se los tutoricen.

Listado de trabajos Fin de Máster

(Pinchar en el título para obtener más detalles)

Tutor/a: Noemí Merayo

Estudiante:

Descripción: En este TFM se pretende analizar con cierta profundidad el estándar futuro de redes ópticas de acceso NG-PON2. Este análisis se centrará en el estudio de dichas nivel de físico y su nivel de relevancia estriba en que estas arquitectura de acceso serán con toda seguridad las desplegadas en el tramo de acceso en un futuro inmediato, siendo sus predecesoras, actualmente desplegadas a nivel mundial, las redes pasivas ópticas PON (Passive Optical Networks). Estas nuevas arquitecturas de acceso están basadas en la combinación híbrida de TDM (Time Division Multiplexing) y WDM (Wavelenght Division Multiplexing) lo que supondrá un impacto no solo a nivel de protocolos sino también a nivel físico. De este modo, en este TFM se propone analizar y proponer arquitecturas TWDM-PON con la finalidad de reducir costes y aumentar tanto el número de usuarios conectados como la distancia y tasa de transmisión alcanzada extremo a extremo.

Tutor/a: J. C. Aguado

Estudiante:

Descripción: La espectroscopia de polarización tiene un ámbito de aplicación importante en el análisis de plasma. Sin embargo, como la mayoría de técnicas de espectroscopía, tiene un número importante de factores que pueden influir en la señal que se desea medir y que, mediante un tratamiento de señal adecuado, pueden ser convenientemente compensados. Además, una vez limpiada la señal es necesario realizar una interpretación de los datos en bruto para obtener la información deseada. El objetivo del trabajo es estudiar e implementar una serie de algoritmos que ayuden a la interpretación de los datos obtenidos mediante un equipo de espectroscopía de este tipo que está situado en el edificio de ciencias de la Universidad de Valladolid.

Lugar de trabajo: Este trabajo se puede realizar en Salamanca con alguna visita a Valladolid para conocer el equipamiento y hablar con el tutor.

Tutor/aJ. Rodríguez E. Conejero

Estudiante: Enar Franco

Descripción: En este trabajo proponemos estudiar numéricamente la propagación de pulsos ultracortos (de pocos ciclos) en medios ionizables, resolviendo las ecuaciones de Maxwell con la técnica FDTD. Los pulsos láser de alta intensidad, al propagarse, pueden generar cargas libres por distintos procesos de ionización y absorción no lineal. Estas cargas, a su vez, interaccionan con el propio pulso laser, modificando drásticamente su propagación. En el trabajo se implementará la técnica FDTD adaptada a un modelo de material realista que permita introducir el efecto de la ionización y su efecto en la propagación.

Se requieren conocimientos del lenguaje de programación C (Métodos Computacionales) así como fundamentos básicos de teoría de la dispersión (Introducción a la Interacción Láser-Materia)

Referencias:

R. Joseph, A. Taflove, “FDTD Maxwell’s equations models for nonlinear electrodynamics and optics”, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 45, 364 (1997)

Tutor/a: J. Jiménez

Estudiante:

Descripción:

Tutor/aLuis Plaja y Carlos Hernández-García

Estudiante:

Descripción: El esquema tradicional del láser, un medio activo en una cavidad óptica, encuentra su límite superior en el ultravioleta. Si queremos desarrollar una fuente de radiación coherente de longitud de onda menor (rayos x), debemos cambiar radicalmente esquema. De esta forma, los rayos x coherentes se producen en láseres de electrones libres o a través de la generación de armónicos de orden elevado, en los que no se produce la inversión de población. Sin embargo, estos esquemas también tienen sus limitaciones. ¿Debemos entonces renunciar a un posible láser de rayos gamma?… Quizás no. En este trabajo exploraremos desde un punto de vista teórico (simulación numérica) algunos esquemas que puedan abrir esta posibilidad. Es un trabajo fundamental, que requiere conocimientos de física cuántica y electromagnetismo a nivel de graduado en física. Se requerirá también saber programar al nivel que se enseña en el máster.

Tutor/aJ. San Roman y Carlos Hernández-García

Estudiante:

Descripción: Los haces vectoriales de luz son haces que presentan una polarización lineal variable a lo largo de su sección transversal, siendo los más conocidos los haces con polarización radial o azimutal [1]. Estos haces tienen un gran interés hoy en día para múltiples aplicaciones en microscopía, espectroscopía, aceleración de partículas y magnetismo. El trabajo consistirá en desarrollar un modelo numérico basado en la difracción de la luz para describir el comportamiento de estos haces cuando se focalizan bajo diversas condiciones. Nuestro grupo ha liderado recientemente un trabajo teórico y experimental para la generación de haces vectoriales en el régimen del ultravioleta lejano y de los rayos X [2]. Aplicaremos este modelo para describir la focalización de haces radiales y azimutales con longitudes de onda desde el infrarrojo hasta los rayos X.

Trabajo de ámbito teórico. Se necesitará saber programar en algún tipo de lenguaje científico (Fortran, C, Matlab o Mathematica)

Referencias:

[1] Q. Zhan, “Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications”, Adv. Opt. Phot. 1, 1-57 (2009).

[2] Carlos Hernández-García, Alex Turpin, Julio San Román, Antonio Picón, Rokas Drevinskas, Ausra Cerkauskaite, Peter G Kazansky, Charles G Durfee, Íñigo J Sola, “Extreme ultraviolet vector beams driven by infrared lasers”, Optica 4, 520-526 (2017).

Tutor/aJ.A. Pérez y L. Roso

Estudiante:

Descripción: La generación de armónicos de orden alto o HHG (de sus siglas en inglés High-order Harmonic Generation) constituye actualmente uno de los campos de investigación punteros dentro de la línea de investigación basada en la Interacción de Láseres Intensos con átomos. Investigaciones recientes, principalmente teóricas, han puesto de manifiesto que una adecuada manipulación del pulso láser incidente puede aumentar considerablemente el orden armónico y como consecuencia la obtención de fotones cada vez más energéticos, en el rango del XUV e incluso más allá. Una forma de modificar el pulso láser es induciendo una pequeña inhomogeneidad espacial generada por una nano antena metálica o una nanopartícula justo antes de la interacción con el correspondiente átomo, molécula o ión.

Se pretende hacer un estudio detallado, desde el punto de vista clásico, de cómo influye esta inhomogeneidad en las trayectorias de recombinación de los electrones, responsables de la generación de armónicos. Para ello necesitaremos implementar y resolver numéricamente la ecuación de Newton-Lorentz sin considerar el efecto del campo magnético.

Este estudio será complementado comparando las predicciones clásicas con los correspondientes espectros de armónicos que serán calculados mediante códigos numéricos ya hechos previamente.

El trabajo es enteramente teórico donde se utilizará la programación numérica como herramienta habitual.

Se recomienda tener unos conocimientos mínimos de Física Atómica y Óptica no Lineal. Se utilizarán bastantes conceptos de la asignatura del máster Pulsos Ultracortos.

También se considera imprescindible tener unos conocimientos mínimos de programación numérica en, al menos, uno de los siguientes lenguajes de programación: Fortran, C, Mathematica y/o Matlab.

Tutor/a: Ana García, Íñigo Sola y Julio San Román

Estudiante:

Descripción: La caracterización espacial de un haz es indispensable para optimizar el uso de un láser. Uno de los parámetros más empleados para tener una idea de la calidad espacial de un haz es el parámetro M^2. El laboratorio láser de la USAL dispone de un nuevo dispositivo comercial para medir el M^2 de un haz láser. El objetivo principal de este trabajo consistirá en su puesta a punto y en comprobar mediante un dispositivo “casero” su correcto funcionamiento.

El trabajo es enteramente experimental y se realizará en los laboratorios láser de la USAL.

Tutor/a: Enrique Conejero y Julio San Román

Estudiante:

Descripción: Este proyecto consistirá en el desarrollo de un código de simulación de la propagación no lineal de un pulso láser ultracorto a través de un fibra de cristal fotónico. Estas fibras presentan unas propiedades de propagación (dispersión) muy interesantes y flexibles, que junto con su despreciable atenuación y la alta no linealidad por el alto confinamiento espacial de la luz, las hacen dispositivos muy útiles para estudiar efectos no lineales. El estudiante realizará las pruebas necesarias para demostrar que el código funciona correctamente para después realizar un estudio detallado de la capacidad de control que se tiene en este tipo de propagaciones a través de la fase inicial del pulso.

El trabajo es teórico, de simulación. En principio se puede realizar bajo algún software comercial (como Matlab) o usando algún lenguaje estándar de propagación (principalmente C).

Tutor/a: Benjamín Alonso

Estudiante:

Descripción: La técnica dispersion-scan o d-scan (barrido de dispersión) consiste en recuperar la información temporal y espectral de un pulso ultracorto a partir de una traza bidimensional [1]. La mayoría de los algoritmos que se han utilizado para ello están basados en optimización no lineal multiparamétrica. Estos algoritmos se han utilizado recientemente para obtener la dispersión del compresor utilizado, además del propio pulso [2]. Por otro lado, se han desarrollado algoritmos iterativos rápidos basados en proyecciones [3].

En este TFM el alumno se tendrá que familiarizar con la técnica y la bibliografía relacionada. El objetivo principal del trabajo será la implementación de un algoritmo rápido de proyecciones y que a la vez sea capaz de calibrar la dispersión del compresor, aunando las bondades de [2] y [3], estudiando las limitaciones de estas técnicas. El estudiante tendrá que ser capaz de reconstruir trazas simuladas en distintos escenarios. Simulará el efecto del ruido experimental sobre el resultado y probará su algoritmo con medidas experimentales.
Requiere de los conocimientos de pulsos ultracortos impartidos en el Máster y de conocimientos de programación, por ejemplo, en Matlab.
 

Referencias:

[1] Miguel Miranda, Cord L. Arnold, Thomas Fordell, Francisco Silva, Benjamín Alonso, Rosa Weigand, Anne L’Huillier, and Helder Crespo, “Characterization of broadband few-cycle laser pulses with the d-scan technique,” Opt. Express 20, 18732-18743 (2012).

[2] Benjamín Alonso, Íñigo J. Sola and Helder Crespo, “Self-calibrating d-scan: measuring ultrashort laser pulses on-target using an arbitrary pulse compressor,” Scientific Reports 8, 3264 (2018).

[3] Miguel Miranda, João Penedones, Chen Guo, Anne Harth, Maïté Louisy, Lana Neoričić, Anne L’Huillier, and Cord L. Arnold, “Fast iterative retrieval algorithm for ultrashort pulse characterization using dispersion scans,” J. Opt. Soc. Am. B 34, 190-197 (2017).

Tutor/a: Carolina Romero y Javier Rodríguez

Estudiante:

Descripción: Uno de los principales problemas en la fabricación de dispositivos fotónicos tridimensionales, mediante inscripción directa con láseres de femtosegundo, radica en el hecho de que a distintas profundidades del material se requieren diferentes energías para la inscripción. Se ha observado que la modificación inducida por el láser es diferente tanto en magnitud como en dimensiones. Este hecho provoca, en el caso particular de las guías de onda, una diferente sección transversal y una variación de las propiedades ópticas a medida que la luz se propaga en las mismas.

En este trabajo se avanzará en la escritura de estructuras tridimensionales en diversos materiales, se propone además integrar el control de la energía con el desplazamiento vertical de la muestra en el proceso de escritura, de manera que, a cada profundidad corresponda una energía de irradiación diferente. Además del desarrollo de este controlador se han de realizar pruebas de irradiación, con el fin de establecer previamente una relación entre profundidad y energía.

Se trata, por tanto, de un trabajo con claro carácter experimental. Se propone realizar un programa en Labview que integre el control de la energía y del desplazamiento de la muestra. Tanto ese desarrollo como el trabajo en el laboratorio se realizarán principalmente en el primer cuatrimestre.

Se requiere cierta habilidad manual para poder manipular muestras de reducido tamaño.

Tutor/a: Esther Rebollar González (CSIC) y Pablo Moreno Pedraz (USAL)

Estudiante: Elena Santamarina

Descripción: La fabricación de materiales compuestos de base polimérica está cobrando gran importancia debido a la mejora de las propiedades iniciales de los polímeros que ello supone y al amplio rango de aplicaciones en el que pueden emplearse. Así por ejemplo, materiales compuestos polímero/semiconductor encuentran aplicaciones en filtros ópticos, células solares, diodos emisores de luz, fotodetectores y sensores de gas, mientras que materiales compuestos polímero/metal pueden aplicarse para empaquetado y desarrollo de dispositivos electrónicos y dispositivos flexibles.

En este trabajo se propone la fabricación de sistemas compuestos mediante ablación por láser pulsado en medios líquidos, con el fin de obtener nanopartículas en una matriz polimérica. Para ello se emplearán pulsos de fs y ns y distintas longitudes de onda y medios líquidos. Los medios líquidos consisten en disoluciones de polímero. Las dispersiones obtenidas se caracterizarán mediante espectroscopia UV-Vis y rayos X y posteriormente, se prepararán películas delgadas a partir de las dispersiones, cuya topografía se analizará mediante microscopía de fuerzas atómicas (AFM).

Se realizarán irradiaciones para la preparación de los sistemas compuestos tanto en el Laboratorio de Microprocesado de la USAL como en el Instituto de Química-Física Rocasolano del CSIC en Madrid, donde además se realizará la caracterización.

Tutor/a: Íñigo Sola (USAL) y Juan Carlos Aguado (UVA)

Estudiante: Miguel López Ripa

Descripción: Las fibras ópticas dopadas con tierras raras son unos medios activos de gran interés en diversos ámbitos científicos y tecnológicos. En particular, los láseres pulsados basados en ellas han experimentado un gran avance en la última década. El presente proyecto se centrará en la construcción de un láser de fibra dopada con erbio (EDFL) pulsado en régimen de bloque de modos (mode locked) y el estudio de su comportamiento. Por un lado, se observará la respuesta dinámica del sistema en función del encadenamiento de modos. Por otro, se caracterizarán temporalmente los pulsos emitidos, tanto en situaciones lineales como cuando la luz emitida interaccione de forma no lineal con el medio de propagación.

Trabajo de ámbito principalmente experimental. Se trabajará basado en Salamanca, pero con eventuales visitas a la Universidad de Valladolid. Una buena parte del material de trabajo provendrá de dicha Universidad. A lo largo del trabajo podría haber colaboración con el grupo de Tecnologías Fotónicas (GTF) de la Universidad de Zaragoza.

Referencias:

[1] M. E. Fermann. Passive mode locking by using nonlinear polarization evolution in a polarization-maintaining erbium-doped fiber. Opt. Lett, 18 (13), 1993.

[2] John M. Dudley, Liam P. Barry, John D. Harvey, Mark D. Thomson, Benn C. Thomsen, Paul G. Bollond, and Rainer Leonhardt. Complete Characterization of Ultrashort Pulse Sources at 1550 nm. IEEE Journal of quantum Electronics, 35, 441-450. 1999

[3] Cristian Lavieja, Sebastián Jarabo, Mercedes Marín-Doñágueda, Íñigo J. Sola Mode-locked erbium-doped fiber lasers as source for optical sensor networks over C and L bands. Optical Fiber Technology 9, 476-481, 2013

Tutor/a: Carlos Hernández García (USAL) y Luis Plaja (USAL)

Estudiante: Ana García Cabrera

Descripción: En este trabajo vamos a realizar un estudio sobre la generación de armónicos de orden alto por sistemas periódicos. En un principio nos centraremos en la solución de la ecuación de Schrödinger en cristales unidimensionales. Utilizaremos la analogía entre la mecánica cuántica y la teoría de la difracción de la luz de Fresnel, para explorar los paralelismos y efectos de la difracción del paquete de onda electrónico en la generación de armónicos, buscando esquemas en los que podamos controlar las propiedades espectro-temporales de los pulsos emitidos.

Tutor/a: Carlos Hernández García (USAL) y Luis Plaja (USAL)

Estudiante: Alba de las Heras Muñoz

Descripción: Si bien la descripción cuántica exacta de la interacción entre un pulso láser intenso y un sistema de una sola partícula es asequible utilizando ordenadores de potencia media, la misma descripción para dos partículas requiere un extraordinario esfuerzo de computación. Así pues, la dinámica cuántica de sistemas de varias partículas debe abordarse con técnicas aproximadas. En este trabajo abordaremos el problema del helio tridimensional utilizando dos estrategias diferentes: un modelo casi tridimensional, en el que se asume simetría cilíndrica y el centro de masas se representa unidimensionalmente, y la técnica del funcional de densidades dependiente del tiempo. Exploraremos los efectos multipartícula sobre la generación de armónicos.

Tutor/a: Enrique Conejero Jarque (USAL) y Luis Plaja (USAL)

Estudiante: Esther García Arroyo

Descripción: La aproximación dipolar es una de las más recurridas en el ámbito de la óptica teórica. Su uso es correcto cuando las dimensiones del sistema físico son mucho menores que la longitud de onda de la radiación electromagnética y una de sus consecuencias más inmediatas es la supresión de los efectos del campo magnético. En este trabajo nos preguntamos qué consecuencias cabe esperar en la dinámica de los paquetes de onda electrónicos cuando esta aproximación deja de ser válida.

Documentación sobre el Máster

Reglamento de Trabajos de Fin de Máster de la Universidad de Salamanca.

Reglamento específico de Trabajos de Fin de Máster del Máster de Física y Tecnología de los Láseres en la Universidad de Salamanca.

Normas complementarias de estilo para el Trabajo de Fin de Máster.

Modelo de solicitud de defensa de Trabajo de Fin de Máster.

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