Resumo da aula passada

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• 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. 

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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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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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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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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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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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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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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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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

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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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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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