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: Esther Rebollar González (CSIC) y Pablo Moreno

Estudiante: Javier Prada

Descripción: La generación de micro y nanoestructuras superficiales con morfologías complejas permite la fabricación de materiales poliméricos funcionales. De cara al uso práctico de este tipo de superficies se requiere una mejora de las propiedades mecánicas, sobre todo de la resistencia al desgaste por fricción, y con ese fin se emplean nanoaditivos, como en este caso, WS2, SiC, nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y grafito expandido (EG) con diferentes concentraciones. En este trabajo se propone la generación, en nanocompuestos de base polimérica previamente sintetizados, de LIPSS mediante láseres pulsados y su caracterización mediante técnicas de microscopía de fuerzas atómicas (AFM) que permitirán el análisis de su topografía, propiedades mecánicas (QNM), de fricción, y de adhesión mediante el empleo de puntas coloidales. Adicionalmente se realizarán medidas del ángulo de contacto con agua para el estudio de su mojabilidad. El objetivo final es encontrar una optimización de las propiedades mecánicas de las nanoestructuras manteniendo las funcionalidades buscadas, que en nuestro caso son principalmente conductividad eléctrica, hidrofobicidad, adhesión y fotoluminiscencia.

La parte de procesado de los nanocompuestos se realizará en el Laboratorio de Microprocesado de la USAL mientras que la caracterización de las LIPSS se realizará en el Instituto de Química-Física Rocasolano del CSIC en Madrid. Para conocer los detalles del trabajo a realizar así como la organización de la estancia en Madrid, contactad con Pablo Moreno.

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:

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/aL. Plaja y A. Picón

Estudiante:

Descripción: El grafeno es un material interesante, tanto en sus propiedades ópticas, como electrónicas. Resulta tan prometedor que la Unión Europea ha considerado su investigación una prioridad. Por otro lado, en los últimos años ha crecido el interés por estudiar la respuesta óptica de los materiales con una precisión menor del femtosegundo. Son preguntas tan básicas como ¿cómo reacciona el material cuando se le ilumina con un pulso ultracorto? ¿Cómo cambia su absorción a  lo largo del ciclo de un campo que se utilice para iluminarlo? Proponemos un trabajo dirigido a responder a estas preguntas. Derivaremos un modelo de grafeno que permita describir la interación con la luz infrarroja y, simultáneamente, con un pulso ultrtavioleta de duración inferior al femtosegundo. ¿Cómo cambia la absorción del pulso ultravioleta si éste se hace coincidir con el infrarrojo? ¡Buena pregunta!

Tutor/a: J. Jiménez

Estudiante:

Descripción:

Tutor/aLuis Plaja y Carlos Hernández-García

Estudiante:

Descripción: Nuestro grupo es pionero en el diseño de esquemas de interacción láser-materia que dan lugar a la emisión de los pulsos de luz más cortos creados hasta la fecha, en los regímenes de atto (10^-18 seg.) y zeptosegundos (10^-21 seg) [1,2]. Estos pulsos ultracortos tienen un gran interés hoy en día para explorar procesos ultrarrápidos que ocurren en sistemas atómicos o moleculares. El trabajo consistirá en implementar un modelo numérico conocido para simular la generación de estos pulsos, y en explorar los límites del proceso para optimizar este tipo de pulsos: reducir su duración, aumentar su contenido espectral, etc. Se contemplan diversas posibilidades como el reordenamiento de sus componentes espectrales (compensación de dispersión de segundo y tercer orden) usando redes de difracción o filtros metálicos, modificar las propiedades del haz láser que contempla este proceso, etc.

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

Referencias:

[1] T. Popmintchev, M. Chen, D. Popmintchev, P. Arpin, S. Brown, S. Ališauskas, G. Andriukaitis, T. Balčiunas, O. Mücke, A. Pugzlys, A. Baltuška, B. Shim, S. E. Schrauth, A. Gaeta, C. Hernández-García, L. Plaja, A. Becker, A. Jaro´n-Becker, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn, “Bright coherent ultrahigh harmonics in the keV X-ray regime from mid-infrared femtosecond lasers,” Science 336, 1287–1291 (2012).

[2] C. Hernández-García,  J. A. Pérez-Hernández, T. Popmintchev, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, A. Jaron-Becker, A. Becker, and L. Plaja, “Zeptosecond High Harmonic keV X-Ray Waveforms Driven by Midinfrared Laser Pulses”, Physical Review Letters 111, 033002 (2013).

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/aE. Conejero Julio San Roman

Estudiante:

Descripción: El trabajo consiste en el desarrollo de la ecuación de propagación no lineal para el campo, a partir de las ecuaciones de Maxwel, para estudiar cómo evoluciona la estructura temporal del campo durante la propagación. Se compararán diferentes maneras de introducir la polarización no lineal, prestando especial atención a la aparición y propagación de las nuevas frecuencias generadas. Los resultados se contrastarán y interpretarán de acuerdo a la literatura existente. Este trabajo es estríctamente teórico y requiere ciertos conocimientos de Matlab para su correcto desarrollo.

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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