Examinando por Materia "Ondas electromagnéticas"
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Publicación Acceso abierto Cálculo de espectros de reflectancia de un cristal fotónico 1D de geometría cilíndrica con componentes superconductor-dieléctrico(Universidad del Valle, 2019) Herrera Vargas, Carlos Alberto; Calero Quintero, Jesús MariaEn este trabajo de grado se llevó a cabo el estudio teórico del comportamiento óptico de cristales fotónicos 1D de simetría anular obteniendo resultados numéricos a través del método de la matriz de transferencia en coordenadas cilíndricas para ondas que divergen del eje de simetría con polarización TM. Este método nos proporcionó valores de reflectancia en función de longitudes de onda o frecuencias de la luz, cuyas gráficas son conocidas como espectros de reflectancia. Para construir la matriz de transferencia se parte de la ecuación de onda en coordenadas cilíndricas, de allí se desprenden tres ecuaciones diferenciales, cada una respecto a una de las coordenadas (p,q,z). La ecuación diferencial relevante para este caso es la que depende de la coordenada p ya que es en esta dirección que la luz experimentará un índice de refracción periódico. Esta ecuación toma la forma de una ecuación diferencial de Bessel de orden m, donde m es el número de estado azimutal y admite solo valores enteros. La solución propuesta para esta ecuación y que es la análoga a las funciones de onda plana, son llamadas funciones de Hankel de primer y segundo tipo. Una vez escrito los campos eléctricos y magnéticos en términos de las funciones de Hankel se establecerán las condiciones de continuidad en la frontera para finalmente obtener la matriz de transferencia de un cristal fotónico en coordenadas cilíndricas.Publicación Acceso abierto Desarrollo de un catalizador basado en el mineral arena negra para la generación fotocatalítica de hidrógeno.(Universidad del Valle, 2016) López Vásquez, Andres Felipe; Machuca Martinez, FidermanSe desarrolló un material basado en el mineral arena negra que fue utilizado como semiconductor en la generación fotocatalítica de hidrógeno a partir de soluciones de EDTA utilizadas como agente de sacrificio. Para tal fin, se obtuvieron a partir del material crudo (RM) los concentrados magnético 1 (M1) y magnético 2 (M2) mediante aplicaciones campos de intensidades de 0.0311 T y 0.1645 T, respectivamente. La fracción que no respondió a los campos anteriormente mencionados fue denominada no magnética (NM). Con el fin de evaluar el efecto de la presencia de compuestos aislantes tales como óxidos de silicio, aluminio y manganeso en los materiales, se sometieron los concentrados magnéticos, la fracción no magnética y el material crudo (arena negra) a digestiones alcalinas con el fin de modificar su composición. Con la fracción magnética que presentó la mayor actividad para la generación de hidrógeno (M1) se prepararon nanoestructuras (NS) y microesferas (MS). Tanto para los fracciones obtenidas a partir del mineral arena negra (RM, M1, M2, NM) como para las estructuras desarrolladas a partir del concentrado magnético (NS, MS), se realizaron caracterizaciones de las propiedades físicas, químicas y ópticas utilizando diferentes técnicas analíticas (XRF, XRD, SEM/EDX, potencial Zeta, TGA, UV-Vis y FT-IR) y se evaluaron las actividades fotocatalíticas mediante la generación fotocatalítica de hidrógeno bajo irradiación UV¿ Vis utilizando EDTA como agente donador de electrones.Publicación Acceso abierto Diseño de una cámara anecoica para el laboratorio de vibraciones y acústica (Lava) de la escuela de ingeniería mecánica de Univalle (EIME Univalle)(Universidad del Valle, 2015) Orrego González, Alejandro; Ealo Cuello, Joao Luis; Pazos Ospina, Jhon FernandoEste trabajo consiste en el diseño y la construcción de una cámara anecoica que recrea condiciones acústicas de espacio al aire libre dentro de un recinto cerrado. Frente al acondicionamiento acústico de recintos cerrados se han realizado muchos estudios, investigadores que han desarrollado modelos de los fenómenos acústicos en recintos cerrados. Haciendo uso de las teorías existentes, se realizó el diseño de una cámara anecoica para el Laboratorio de Vibraciones y Acústica de Univalle. El dimensionamiento de la cámara se hizo con base en el espacio disponible en el Laboratorio, el cual consta de 2,5m (ancho) x 2,5m (largo) x 2,5m (alto). El diseño acústico de la cámara se hizo teniendo en cuenta que su construcción sería llevada a cabo con materiales provistos por el mercado local y que el dinero disponible para la compra de materiales no debía exceder los $12’000.000. La evaluación de la cámara se llevó a cabo en una diagonal de la cámara, esto con el objeto de conocer la desviación de la ley inverso cuadrado en la dirección donde se propone se realicen futuros ensayos. Los resultados de la evaluación de la ley del inverso cuadrado están dentro de las desviaciones admisibles estipuladas por la norma ISO 3745Publicación Acceso abierto Efecto Cherenkov para diferentes medios materiales.(Universidad del Valle, 2020) Nuñez Zuñiga, Marvin Brayan; Granada Echeverri, Juan CarlosEn este trabajo se propone estudiar la energía radiada y la distribución espectral de la radiación de Cherenkov cuando una partícula cargada se mueve en un medio polarizable y magnetizable con una fuerte dependencia con la frecuencia de su permitividad dieléctrica y su permeabilidad magnética, prestando especial atención a la banda de frecuencias donde el sistema se comporta como material zurdo (LH). Para ello, se extenderá el formalismo desarrollado por Frank y Tamm para medios isotrópicos no magnetizables al caso cuando los medios presentan propiedades ópticas más diversas. Los resultados analíticos serán complementados con resultados numéricos, con el fin de dilucidar las condiciones en las que se puede presentar la reversión de la radiación de Cherenkov.Publicación Acceso abierto Magneto - optical effects in metamaterials for the desing of opto - mechanical devices [recurso electrónico](2019-10-17) Girón Sedas, Jaime Andrés; Granada Echeverry, Juan Carlos (Director de Tesis o Trabajo de Grado); Mejía Salazar, Jorge Ricardo (Director de Tesis o Trabajo de Grado)En esta tesis, demostramos dos mecanismos diferentes para la mejora del efecto de Kerr transversal magneto-óptico (TMOKE). En el primero, mostramos valores extraordinarios del TMOKE mediante la exitación de modos de tunelamiento resonante en una tri-capa, con una capa dieléctrica intercalada entre dos capas metálicas magnetoópticas. En el segundo caso, utilizamos las nuevas propiedades físicas e inusuales de los metamateriales épsilon-near-zero (ENZ) para mejorar el TMOKE hasta valores gigantes, a través del acoplamiento de modos de absorción perfecta y plasmones de superficie, en una estructura magneto-plasmónica. Se muestran aplicaciones potenciales en el desarrollo de plataformas de biosensores plasmónicos miniaturizables sin precedentes. Por otro lado, se muestra una nueva forma de controlar las fuerzas ópticas sobre partículas polarizadas cerca de superficies magnetoópticas, abriendo así nuevas rutas para la manipulación de nanopartículas. Todos los resultados numéricos se obtuvieron utilizando el enfoque de matriz de dispersión generalizada para magnetoóptica en sistemas multicapa de diseño periódico. En los cálculos de fuerzas ópticas, utilizamos el método de matriz de dispersión combinado con el formalismo de las funciones de Green para obtener los datos numéricos correspondientes.Publicación Acceso abierto Método de matriz de transferencia en sistemas estratificados con aislantes topológicos(Universidad del Valle, 2019) Rojas Vallecilla, David Fernando; Granada Echeverri, Juan CarlosEn el marco de la electrodinámica del axion, se examinaron las propiedades electrodinámicas en sistemas estratificados que contienen aislantes topológicos (TI) a través del método de matriz de transferencia. Se obtuvieron los elementos de la matriz de transferencia para una interfaz que separa dos medios con una topología no trivial y para una película compuesta por un aislante topológico. Se mostró que le término topológico induce un acople de los modos de propagación TM (transversal magnético) y TE (transversal eléctrico). Este acople se ve reflejado en la presencia de nuevos términos en la matriz de transferencia, los cuales dependen linealmente del término, αɵ∆ / π (donde α es el coeficiente de estructura fina y ∆ɵ es la diferencia de los parámetros topológicos de los medios involucrados). Demostramos que la presencia de estos nuevos elementos de matriz introduce correcciones del orden de α²~5,32 X 10−5 en los coeficientes de transmisión y reflexión. Además, se da lugar a la transmisión y reflexión de ondas en modo TM a partir de ondas TE incidentes y viceversa. Se demostró que si la película tiene un índice de refracción mayor al índice de refracción del medio que la rodea, aparecen las oscilaciones de Fabry-Perót con una ligera corrección del orden de α² en los picos máximos. Por otro lado, cuando el índice de refracción del medio circundante es mayor, entonces las ondas electromagnéticas atraviesan la película por tunelamiento con la misma corrección de α². Se mostró que en una estructura de doble capa con aislantes topológicos, el porcentaje de energía transmitido en forma de ondas se restringe a intervalos de frecuencia más pequeños al incrementar el espesor de cada capa. Realizamos una extensión del formalismo obtenido a sistemas multicapa con aislantes topológicos, en los cuales se observan intervalos de frecuencia en que la transmisión de ondas puras (transmisión de ondas en modo TM/TE a partir de ondas TM/TE incidentes) es cero. Sin embargo, se muestra que en estos intervalos aparece la transmisión de pequeñas cantidades de energía en forma de ondas mixtas (es decir, transmisión de ondas en modo TM a partir de ondas TE incidentes y viceversa) debido a la introducción del término del axion.Publicación Acceso abierto Propiedades ópticas de cristales fotónicos anulares, ternarios con componentes superconductores y dieléctricos(Universidad del Valle, 2023) Escobar Agudelo, Jorge Mario; Calero Quintero, Jesus Maria; Diaz Valencia, Brayan FernandoEn el presente trabajo de grado se pretende estudiar las propiedades ópticas de cristales fotónicos ternarios con geometría anular, conformados por cortezas cilíndricas coaxiales de materiales superconductores y dieléctricos alternadas. Para caracterizar la dependencia de estas propiedades con respecto a parámetros externos, tales como la temperatura y geometría del cristal, se obtendrá la ecuación maestra para los campos eléctrico y magnético a partir de las ecuaciones de Maxwell, llegando de esta forma a un problema de valores propios, cuyas soluciones serán calculadas numéricamente usando el método de la matriz de transferencia. Los superconductores serán introducidos en el sistema a partir del modelo de los dos fluidos. De esta forma, es posible estudiar propiedades tales como transmitancia o reflectancia en función de la frecuencia de la radiación incidente, y construir la estructura de bandas fotónicas del cristal. La respuesta óptica observada permite diferenciar los efectos para polarización TE y TM, en donde en este último caso se presentan nuevas brechas fotónicas, una asociada a cada superconductor. Estas responden a cambios de temperatura variando su posición en el espectro electromagnético, además su ancho puede ser modificado variando parámetros como el numero azimutal, el radio interno del cristal, el índice de refracción del dieléctrico y el grosor de las capas superconductoras y dieléctricas.Publicación Acceso abierto Transmisión de ondas electromagnéticas a través de cristales fotónicos periódicos y cuasiperiódicos dieléctrico –superconductor.(2019-10-03) Rodríguez Morante, Mauricio; Granada Echeverri, Juan Carlos (Director de Tesis o Trabajo de Grado)Con base en el método de matriz de transferencia y en el marco del modelo fenomenológico de Gorter-Casimir, se estudia la estructura de bandas fotónica y el coeficiente de transmisión de los modos TE y TM en películas delgadas superconductoras y en cristales fotónicos unidimensionales conformados por capas de materiales convencionales alternadas por capas de materiales superconductores, prestando especial atención a arreglos cuasi periódicos de dichas capas en la secuencia de Fibonacci. Al examinar el comportamiento de estas propiedades ópticas al variar la temperatura de la capa superconductora se estableció en particular que la variación de la temperatura permite modificar las frecuencias en las que ocurre la máxima transmisión de energía, así como las posiciones y los anchos de los intervalos de transmisión de energía. Se demuestra además que la cuasiperiodicidad disminuye (en todo el rango de temperaturas por debajo de la temperatura crítica) tanto el ancho de las frecuencias de transmisión como el de las brechas.Publicación Acceso abierto Transmittance study of a 1D superconductor - semiconductor photonic cristal(Universidad del Valle, 2018) Herrera Flor, Alan Yuseth; Porras Montenegro, NelsonUsando el método de matriz transferencia (TMM) estudiamos la transmitancia de cristales fotónicos 1D formados por capas alternadas de un semiconductor (GaAs) y un superconductor de alta temperatura crítica (HgBa2Ca2Cu3O8+¿) bajo cambios en la temperatura del sistema, presión hidrostática aplicada y espesor de las capas de los materiales. La fórmula de dispersión dependiente de la frecuencia para la permitividad dieléctrica se adoptó de acuerdo con el modelo de dos fluidos para describir la respuesta óptica del sistema superconductor. Se encontró que al aumentar el espesor de las capas superconductoras (semiconductoras) se produce un desplazamiento a valores más altos (más bajos) de la frecuencia de corte de transmitancia. Adicionalmente, esta frecuencia de corte se desplaza a valores más bajos con el aumento de la temperatura del sistema. Además, encontramos que el ancho de las brechas de banda fotónicas varía con la presión aplicada. La variación más notoria se presenta cerca a la región de 17 THz, donde se aprecia la aparición de un nuevo gap con el incremento de la presión. Calculamos además la estructura de bandas fotónica del sistema, basada en la ecuación trascendental derivada del TMM y del teorema de Bloch. Nos dimos cuenta de que las estructuras de banda son muy consistentes con los espectros de transmitancia. Esperamos que este trabajo se tenga en cuenta para el desarrollo de nuevas perspectivas en el diseño de nuevos dispositivos ópticos.