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/a: J. Jiménez

Estudiante:

Descripción:

Tutor/aLuis Plaja y Carlos Hernández-García

Estudiante: Eduardo Marín Bujedo

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: Víctor Segundo

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/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: Enrique Conejero y Javier Rodríguez

Estudiante:

Descripción: En este trabajo proponemos estudiar numéricamente la propagación de pulsos ultracortos (de pocos ciclos) en medios anisótropos, resolviendo las ecuaciones de Maxwell con la técnica FDTD. El objetivo es estudiar los fenómenos asociados al desfase en la propagación de las dos polarizaciones del campo en régimen lineal y abordar en la última parte del trabajo algún efecto no lineal. En el trabajo se implementará la técnica FDTD adaptada a un modelo simple de material anisótropo en condiciones de incidencia normal.

Se requieren conocimientos del lenguaje de programación C (Métodos Computacionales) así como fundamentos básicos de teoría de la dispersión y las propiedades ópticas de los materiales (Introducción a la Interacción Láser-Materia).

Referencias:
John B. Schneider. Understanding the Finite-Difference Time-Domain Method. 2017. URL https://www.eecs.wsu.edu/~schneidj/ufdtd/.
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: LucaVolpe y Jose Antonio Pérez Hernández

Estudiante:

Descripción: El objetivo de este trabajo es estudiar el poder de frenado (stopping power) de los iones generados en la interacción láser-plasma en condiciones extremas en las cuales las predicciones de los modelos teóricos son contradictorias.

Cuando los iones pasan a través del estado conocido Warm Dense Matter, generado por láser, la teoría que describe el stopping power viene dada en el contexto de la teoría Cuántica de muchos cuerpos (Multi-Body quantum theory). Además, la medida experimental del stopping power en la región del pico de Bragg representa actualmente un reto en este campo. En este contexto, está planeado un experimento para ser llevado a cabo en el CLPU con el sistema láser Vega 2 (200 TW) entre Enero y Febrero de 2020. En este experimento se planea medir el stopping power a baja energía (protones < 1 MeV) en condiciones de Warm Dense Matter. Serán usados varios diagnósticos  para medir diversos parámetros en la región del pico de Bragg y la energía final del haz de protones generado.

Específicamente el trabajo del alumno consistirá en trabajar en el análisis de algunos resultados experimentales del citado experimento. En particular, en analizar los resultados del espectrómetro (magnético) de protones el cual representa un diagnóstico clave para estimar la energías de frenado de los protones en diferentes condiciones.

El análisis del espectrómetro requerirá que el estudiante implemente un programa numérico para reconstruir las trayectorias de los protones en el campo magnético antes de que depositen la energía en el detector y/o usando códigos Monte-Carlo disponibles en el CLPU.

El estudiante será involucrado en el trabajo en equipo del CLPU en conexión con diversas colaboraciones internacionales en el campo de la Física de interacción de láseres intensos con plasmas.

Además de la implicación del alumno en el análisis de resultados, esta tarea podrá ser complementada con la participación de al menos una semana (no tiene por qué ser continua y se adaptará al horario compatible con las clases del Máster) en la campaña experimental que se llevará a cabo del 20/01/2020 al 07/02/2020 con el sistema láser Vega 2 en el CLPU.

Es recomendable cursar las asignaturas de Interacción Láser-plasma y Física de Campos Intensos, del Máster, así como tener conocimientos de Física Atómica y Óptica Cuántica y no Lineal a nivel de licenciatura. También es aconsejable tener conocimientos de algún lenguaje de programación, MatLab, Fortran, Mathematica, ….

Gran parte de la bibliografía necesaria se encuentra escrita en Inglés, así que es necesario tener un nivel mínimo de Inglés, al menos a nivel de lectura.

En el caso de que algún alumno se interese por este trabajo, se recomienda encarecidamente contactar lo antes posible con los tutores para planificar adecuadamente el desarrollo del mismo a lo largo del curso.

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.

adminTrabajo de Fin de Máster