Resumo da aula passada 1 20130603 Apresentação do Armando sobre "Como Funciona? 10 dispositivos...
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Resumo da aula passada
120130603
• Apresentação do Armando sobre "Como Funciona? 10 dispositivos que você sempre quis saber como funciona“
• Termoluminescência TL e Luminescência Opticamente Estimulada OSL
• Defeitos em vidros, materiais fotorefrativos, fotoexpansão, fotocontração. Formação de rede e microlentes com espelho de Lloyd.
• Interferômetro de Fabry-Perot como aplicação para rede de Bragg e filtros em fibras e sistemas planares. Descoberta da rede de Bragg em fibras. Produção de redes de Bragg.
dispoptic 2013
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Aula de Hoje
• Aplicações com Rede de Bragg. Diversas configurações.
• Moduladores ópticos
• Litografia
• Aula prática?
• Óptica integrada
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dispoptic 2013 3
Redes de Bragg em sensores
• Development of Bragg Grating Sensor-Cefet.pdf• Demonstration of etched cladding fiber Bragg grating-base
d sensor with hydrogel coating.pdf• Discrimination methods and demodulation techniques for fi
ber.pdf• Fiber Bragg Grating Technology-00618320.pdf• Reliability of Fiber Bragg Grating Based Sensors for Down
hole Applications.pdf• Gratings written into fibers provide a mechanism for sensin
g strain
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dispoptic 2013 4
Montagem de sistema para sensor FBG
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Aplicação monitoramento de temperatura. Sinal de FBG e de termopar
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Resumo de aplicações de FBG’s
• Deformação axial
• Deformação transversal
• Deformação cisalhamento
• Temperatura
• Umidade
• Acústica
• Vibração
• Composição química
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dispoptic 2013 9
Tutoriais
http://www.ee.byu.edu/photonics/sr_fbg.phtml => surface relief (SR) fbg
http://www.ee.byu.edu/photonics/fbg.phtml => fbg
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dispoptic 2013 10
Passo a passo do SR_FBG
http://www.ee.byu.edu/photonics/fbg.parts/visual_steps.bmp
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Calculadora de rede de Bragg
http://www.ee.byu.edu/photonics/fbg_calc.phtml
figure: When a Bragg grating exists in an optical fiber, it will reflect a specific wavelength dependent on the period of the Bragg grating and the index of refraction of the optical fiber. This calculator finds the period of Bragg grating needed for a predetermined wavelength and index of refraction.
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Calculadora da periodicidade numa FBG
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dispoptic 2013 13
Um compacto sobre redes de Bragg IPHT – Jena (Institute of Photonic Technology)
• FiberBragg_Ecke_tutorial.pdf
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Ainda mais um pouco sobre rede Bragg
Tipos de redes em fibras. (a) Rede de Bragg em fibra, (b) Rede de período longo, (c) Rede trinada- mistura de período longo com curto, (d) Rede inclinada ou deitada, (e) Rede de teste.
λB = 2neffΛ
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Antes de entrar com Óptica Integrada
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• Moduladores ópticos
• Litografia
• aula prática?
• óptica integrada
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Modulação• Modular = informação + portador eletrônico ou óptico• Sinais em comunicações normalmente possuem duas
componentes: O sinal próprio da informação O sinal da portadora
• Como modular, o quê modular?• Portador:
Exemplo básico de modulação:
Passar uma “cola” Embrulhar a “cola” num lápis e jogar
A “cola”é a informação e o lápis vem a ser a portadora Jogar, seria o ato de transmitir
a informação
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ADVERTÊNCIA !!!!!
O MEC RECOMENDA NÃO FAZER USO DESTE EXEMPLO, POIS IMPLICA GRAVES CONSEQUENCIAS NO SEU DESEMPENHO CURRICULAR
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Modem => Modulação – Demodulação
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Modulação
A onda com alta freqüência (e.g. luz) é normalmente a portadora do sinal da informação (e.g. voz). i.e. o sinal da informação se superpõe com a portadora. A portadora é um meio para transmitir a informação a alta freqüência. Normalmente uma única freqüência.
Suponhamos então uma portadora com amplitude A, freqüência F e fase P, representada por
a(t) = A sin(Ft + P)
Modular a onda significa alterar algum parâmetro da eq acima
Amplitude A (AM) Freqüência F (FM) Fase P (PM)
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http://www.williamson-labs.com/480_mod.htm Modulação linear
..
F1
F2
F1 + F2
Num sistema linear de duas senoides uma se sobrepõe à outra e não são afetadas, não é gerada uma nova frequência, exceto a coerência da fase.
Normalmente sinal como F1 tem frequência bem menor que a portadora F2
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Voz (informação) Audio 20Hz a 20KHzRadio AM 550-1600 KHz
FM 88 MHz-108 MHzTV 52-88 MHz (canais 1-6) 174-216 MHz (canais 7-12) 470-900 MHz (UHF)
Portadoras: sinais de microondas e satélite são da ordem de vários GHzSinais em fibra óptica no infravermelho são da ordem de 200-300 THz.
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Exemplo AM
informação
portadora
Portadora acompanha a amplitude da informação
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Modulação em
amplitude
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FM
A freqüência da portadora varia em torno da freqüência principal,no entanto a amplitude do sinal da informação permanece cte.
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PM
A fase modulada é uma forma de freqüência modulada em que a qtde de mudança de freqüência da portadora é proporcional à freqüência e amplitude do sinal que está sendo modulado
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E a codificação do sinal?
Que nem sinal de TV a cabo ou comunicações
estratégicas
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Dispositivos para modulação
• Eletromecânico – chopper (disco recortado)• Eletro-óptico – célula de Kerr• Magneto-óptico - Faraday • Acusto-óptico – célula de Bragg• Elasto-óptico – xstal de quartzo – piezoeletricidade
Tipos: • Massivos, para serem montados em bancada óptica• Integrados, ocupam pouco espaço de forma a utilizar
sistemas pequenos
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Modulador eletromecanico-Chopper
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Modulação em espectroscopia
dispoptic 2013http://elchem.kaist.ac.kr/vt/chem-ed/electron/instrum/graphics/lock-in.gif
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Scanning Photo-induced Impedance Microscopy (SPIM)
dispoptic 2013http://www.cmr.qmul.ac.uk/cmrresearchabstract.php?rid=92
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http://www.wam.umd.edu/~toh/models/lockin.html
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Efeito eletro-óptico
• Mudança do índice de refração proporcional ao campo elétrico aplicado.
Dn = variação do índice de refração
n0 = índice de refração não perturbado (sem campo)
r é elemento de tensor eletro-óptico do cristal ou constante de Pockel
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38
Modulador eletro-óptico integrado
http://www.creol.ucf.edu/Academics/Courses/CourseDetail/OSE6432.aspx
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Operation Principle of Polymer-Dispersed Liquid Crystal (PDLC)
dispoptic 2013http://www.nhk.or.jp/strl/open98/4-5/pdlc-e.html
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Célula de Kerr – eletro-óptico
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41
Efeito Faraday – magneto-óptico
Sinal de modulação no campo magnético
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Acusto-óptico célula de Bragg
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Elasto-óptico quartzo piezo-elétrico
• Site da Hinds: http://www.hindsinstruments.com/PEM_Components/Technology/principlesOfOperation.aspx
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Fotolitografia
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Fotolitografia
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• Ref.: http://www.ece.gatech.edu/research/labs/vc/theory/photolith.html http://britneyspears.ac/physics/fabrication/photolithography.htm http://gedabr.projetos.etc.br/article/articleview/13/1/3
• Foto+lito+grafia = luz+pedra+escrita• É o processo utilizado comumente para elaboração de placas
de circuitos impressos, com a idéia de dar suporte mecânico e interligação elétrica entre componentes eletrônicos (resistores, capacitores, CI’s, soquetes, fontes, etc).
• Utilização de layout• Processos:
Subtrativo. Placa cobreada. Aditivo. Placa não cobreada.
• Fotoresist: Positivo Negativo
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Diferentes formas de impressão do layout da mascara
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Impressão do layout
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Litografia
• Referências:
Will Childs, Keon Lee, Svetlana Mitrovski, Lindsay Elliott, John
Rogers, and Ralph Nuzzo -
An Overview of Soft-Lithographies for Materials Patterning and D
evice Fabrication
- University of Illinois at Urbana-Champaign
R. B. Darling - Photolithography.pdf
dispoptic 2013
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Introdução
• O mesmo principio utilizado na fotolitografia é usado para a produção de circuitos integrados eletrônicos e circuitos opto-integrados (fotônicos, óptica integrada). Deixar impresso o layout desejado, através de algum meio, sobre um substrato.
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Vários meios para fazer litografia
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• Fotolitografia – o mais comum na produção de placa de
circuito impresso
• Feixe de elétrons – microscópio eletrônico de varredura
• Feixe de raios-X
• Holografia – espelho de Lloyd e outros
• Feixe de íons – acelerador de partículas
• Microusinagem (ferramentas diamantadas)
• SPM (Scanning Probe Microscopy)
• Litografia de imersão
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Recobrimento de filme fotoresist por spinner
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Recobrimento de filme após várias revoluções
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Alinhamento e possíveis uso do fotoresist positivo e negativo
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Etching
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57
Lift-off
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O passo a passo da litografia
• Ver em: http://www.ee.byu.edu/cleanroom/lithography.phtml e procurar por Basic Lithography Tutorial é um java script com animação.
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SPM lithography
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Litografia de imersão
Limite de resolução para litografia é usando a eq de Rayleigh:
Onde k1 é o fator de resolução, l é o comprimento de onda da radiação de exposição e NA é a apertura numérica.
A colocação de água aumenta a NA (nsenq)
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Litografia de imersão
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Evolução da largura de linha mínima e l
• O fator de resolução k1 é um fator complexo que depende de várias variáveis no processo de fotolitografia: qld do fotoresist, técnicas de melhoramento da resolução, tipo de mascaras, tipo de iluminação, entre outros.
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Mais recente: critical aspect ratio for collapse
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CARC = ratio of the resist thickness to the linewidth
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AMD Iniciará Produção em Massa de Processadores de 45 nm
0 Posted on May 27, 2009 by wagner
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Evolução de NA e k1
Laser de ArF=> 193 nm
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Imersão
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Próxima aula
MEMS
MOEMS
Materiais Fotônicos
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