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Exact solution of the ion-laser interaction in all regimes

JOSE MANUEL VARGAS MARTINEZ Héctor Manuel Moya Cessa (2012)

We show that in the trapped ion-laser interaction all the regimes may be considered analytically. We may solve not only for different laser intensities, but also away from resonance and from the Lamb-Dicke regime. It is found a dispersive Hamiltonian for the high intensity regime, that, being diagonal, its evolution operator may be easily calculated.

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ION-laser interaction CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Ion–laser interactions: The most complete solution

Héctor Manuel Moya Cessa FRANCISCO SOTO EGUIBAR JOSE MANUEL VARGAS MARTINEZ (2012)

Trapped ions are considered one of the best candidates to perform quantum information processing. By interacting them with laser beams they are, somehow, easy to manipulate, which makes them an excellent choice for the production of nonclassical states of their vibrational motion, the reconstruction of quasiprobability distribution functions, the production of quantum gates, etc. However, most of these effects have been produced in the so-called low intensity regime, this is, when the Rabi frequency (laser intensity) is much smaller than the trap frequency. Because of the possibility to produce faster quantum gates in other regimes it is of importance to study this system in a more complete manner, which is the motivation for this contribution. We start by studying the way ions are trapped in Paul traps and review the basic mechanisms of trapping. Then we show how the problem may be completely solved for trapping states; i.e., we find (exact) eigenstates of the full Hamiltonian. We show how, in the low intensity regime, Jaynes–Cummings and anti-Jaynes–Cummings interactions may be obtained, without using the rotating wave approximation and analyze the medium and high intensity regimes where dispersive Hamiltonians are produced. The traditional approach (low intensity regime) is also studied and used for the generation of non-classical states of the vibrational wavefunction. In particular, we show how to add and subtract vibrational quanta to an initial state, how to produce specific superpositions of number states and how to generate NOON states for the two-dimensional vibration of the ion. It is also shown how squeezing may be measured. The time dependent problem is studied by using Lewis–Ermakov methods. We give a solution to the problem when the time dependence of the trap is considered and also analyze a specific (artificial) time dependence that produces squeezing of the initial vibrational wave function. A way to mimic the ion–laser interaction via classical optics is also introduced.

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Ion–laser interactions Vibrational motion CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Ion–laser interactions: The most complete solution

Héctor Manuel Moya Cessa FRANCISCO SOTO EGUIBAR JOSE MANUEL VARGAS MARTINEZ (2012)

Trapped ions are considered one of the best candidates to perform quantum information processing. By interacting them with laser beams they are, somehow, easy to manipulate, which makes them an excellent choice for the production of nonclassical states of their vibrational motion, the reconstruction of quasiprobability distribution functions, the production of quantum gates, etc. However, most of these effects have been produced in the so-called low intensity regime, this is, when the Rabi frequency (laser intensity) is much smaller than the trap frequency. Because of the possibility to produce faster quantum gates in other regimes it is of importance to study this system in a more complete manner, which is the motivation for this contribution. We start by studying the way ions are trapped in Paul traps and review the basic mechanisms of trapping. Then we show how the problem may be completely solved for trapping states; i.e., we find (exact) eigenstates of the full Hamiltonian. We show how, in the low intensity regime, Jaynes–Cummings and anti-Jaynes–Cummings interactions may be obtained, without using the rotating wave approximation and analyze the medium and high intensity regimes where dispersive Hamiltonians are produced. The traditional approach (low intensity regime) is also studied and used for the generation of non-classical states of the vibrational wavefunction. In particular, we show how to add and subtract vibrational quanta to an initial state, how to produce specific superpositions of number states and how to generate NOON states for the two-dimensional vibration of the ion. It is also shown how squeezing may be measured. The time dependent problem is studied by using Lewis–Ermakov methods. We give a solution to the problem when the time dependence of the trap is considered and also analyze a specific (artificial) time dependence that produces squeezing of the initial vibrational wave function. A way to mimic the ion–laser interaction via classical optics is also introduced.

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Ion–laser interactions Vibrational motion CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Efecto del dosel de Vachellia pennatula en la fisiología, producción y calidad nutritiva de las gramíneas tropicales Hyparrhenia rufa y Megathyrsus maximus.

SALOMÉ QUIROZ MARTÍNEZ (2017)

Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Agroecosistemas Tropicales).- Colegio de Postgraduados, 2017.

Se evaluó la fisiología, producción y calidad nutritiva de la biomasa de las gramíneas Hyparrhenia rufa y Megathyrsus maximus, bajo y fuera dosel de Vachellia pennatula. Las evaluaciones se realizaron en época de transición a nortes (Septiembre-Octubre 2015), seca (Febrero-Marzo, 2016) y lluvias (Julio-Agosto, 2016) en dos sitios con H. rufa y dos con M. maximus; se seleccionaron puntos de muestreo (1 m2) bajo y fuera del dosel (20 árboles por sitio); se midieron variables fisiológicas y morfológicas, la biomasa forrajera y la calidad químico-nutricional del forraje. Las gramíneas solo mostraron crecimiento en lluvias y en transición a nortes; la biomasa disminuyó 17.5 % en la sombra, aunque estadísticamente fue similar entre condiciones (1004.4 ± 580.0 en sombra vs. 1222.8 ± 591.4 kg MS ha-1 en sol; p > 0.05), la proteína cruda (8.1 ± 1.5 sol vs. 10.0 ± 1.7 % sombra; p < 0.05) así como las fracciones de fibra (67.5 a 70.0 % de FDN y 36.9 a 39.2 % de FDA; p<0.05) aumentaron en sombra, mientras que H. rufa fue más digestible (74.9 ± 3.2 %; p < 0.0001) que M. maximus (70.8 ± 4.2 %). Las gramíneas en sol recibieron mayor radiación fotosintéticamente activa (1286.2 ± 784.2 μmol m-2 s-1;p<0.0001) que en sombra (395.5 ± 340.7 μmol m-2 s-1), en todas las épocas, y tuvieron mayor (p<0.001) tasa de asimilación de CO2 en época de lluvia (8.19 ± 6.9 µmol m-2 s-1) y por consiguiente produjeron más biomasa (1283.5 ± 576.5 kg Ms ha-1; p<0.001) en lluvia, que en transición a nortes (943.6 ± 565.4 kg Ms ha-1). La sombra de V. pennatula no afectó la producción de biomasa de M. maximus; el periodo de lluvias define la mayor producción de biomasa de ambas gramíneas, no obstante, la transición a nortes tiene un efecto positivo en la calidad nutritiva de ambas gramíneas. _______________ EFFECT OF THE CANOPY OF Vachellia pennatula ON THE PHYSIOLOGY, BIOMASS PRODUCTION AND NUTRITIVE QUALITY OF Hyparrhenia rufa AND Megathyrsus maximus. ABSTRACT: The physiology, production and nutritional quality of biomass of the grasses Hyparrhenia rufa and Megathyrsus maximus under and outside the canopy of Vachellia pennatula were evaluated. The evaluations were carried out during transition to the windy season (September-October, 2015), the dry season (February-March, 2016), and the rainy season (July-August, 2016) at two sites containing H. rufa and two with M. maximus. Sampling plots (1 m2) were selected under and outside the canopies for each of 20 trees per site. Physiological and morphological variables, forage biomass and chemical-nutritional qualities of the forage were measured. The grasses only showed growth during the rainy season and transition to the windy season. Forage biomass decreased 17.5% under shade, but was statistically similar to that under full sun (1004.4 ± 580.0 versus 1222.8 ± 591.4 kg DM ha-1, respectively; p > 0.05). Crude protein was statistically different between full sun or shade (8.1 ± 1.5 versus 10.0 ± 1.7%, respectively; p < 0.05), as were the fiber fractions (NDF: 67.5 to 70.0%, ADF: 36.9 to 39.2%; p<0.05) with higher values under shade. Hyparrhenia rufa was more digestible (74.9 ± 3.2%) than M. maximus (70.8 ± 4.2%) (p < 0.0001). Grasses under full sun received more photosynthetically active radiation (1286.2 ± 784.2 μmol m-2 s-1; p < 0.0001) than under shade (395.5 ± 340.7 μmol m-2 s-1) during all seasons, and had greater (P < 0.001) CO2 assimilation rates during the rainy season (8.19 ± 6.9 μmol m-2 s-1) and thus produced more forage biomass (1283.5 ± 576.5 kg; p < 0.001) at this time than in the transition (943.6 ± 565.4 kg DM ha-1). Shade from V. pennatula did not affect M. maximus biomass production. The rainy season defines the beginnings of higher biomass for both grasses. However, transition to the windy season has a positive effect on the nutritional quality of both grasses.

Master thesis

Sistema silvopastoril Asociación árbol-gramínea Gramíneas tropicales Interacción Biomasa Silvopastoral system Tree-grass association Tropical grass Interaction Biomass Agroecosistemas Tropicales Maestría CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA SEMILLAS

Interacciones entre hongos entomopatógenos y Tamarixia radiata (Hymenoptera: Eulophidae) en poblaciones de Diaphorina citri (Hemiptera: Liviidae).

KARLA HAYDEÉ IBARRA CORTÉS (2016)

Tesis (Doctorado en Ciencias, especialista en Entomología y Acarología).- Colegio de Postgraduados, 2016.

El psílido asiático de los cítricos Diaphorina citri es una plaga de importancia económica mundial debido a que es el vector de la enfermedad del Huanglongbing. En México, como estrategia de control biológico, se utilizan el parasitoide Tamarixia radiata y los hongos entomopatógenos Isaria javanica y Metarhizium anisopliae. El hongo Hirsutella citriformis se encuentra regulando de forma natural las poblaciones de D. citri en las huertas citrícolas de nuestro país. No obstante, cuando se introducen más de dos organismos para el control de una plaga, es necesario conocer que ocurre cuando los agentes de control biológico compiten por un mismo huésped. Para este trabajo se realizaron experimentos in vitro donde se estudió la susceptibilidad de D. citri y el parasitoide T. radiata a seis aislamientos, dos de cada una de las especies Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae e Isaria fumosorosea, y qué ocurre cuando ambos enemigos naturales interaccionan. Primeramente, se realizaron experimentos para evaluar la susceptibilidad de ninfas y adultos de D. citri, y adultos de T. radiata a los hongos entomopatógenos y se calculó la CL50. Se encontró que las ninfas son más susceptibles a la infección de los hongos que los adultos de D. citri; mientras que en T. radiata, la susceptibilidad fue menor que las ninfas de D. citri. Posteriormente, con los aislamientos más virulentos, B1 de B. bassiana y MA129 de M. anisopliae, se estudió el efecto del órden de llegada en la interacción de estos aislamientos en el parasitoide en ninfas de D. citri. Cuando las ninfas de D. citri primero se inocularon con los hongos y posteriormente se expusieron con diferentes tiempos de infección fúngica al parasitoide T. radiata, se observó que la parasitación disminuye a las 72 h y la depredación de las ninfas por la hembra adulta de T. radiata fue menor en 24 h posteriores a la inoculación del hongo en comparación con 0 y 72 h. Por otra parte, cuando las ninfas contenían diferentes estadios de desarrollo del parasitoide (huevo, larva y pupa) y se inocularon con los aislamientos B1 y Ma129 se encontró que el estado de pupa es el menos susceptible a la infección de hongos, además de tener la mayor emergencia del adulto. FInalmente, se investigó la susceptibilidad de ninfas y adultos de D. citri a la infección del hongo H. citriformis, así como la transmisión del hongo de adultos a ninfas. Las ninfas de D. citri fueron más susceptibles a la infección de H. citriformis que los adultos. No se encontró evidencia de transmisión de H. citriformis de adultos a ninfas. De acuerdo a los resultados obtenidos en este trabajo, se sugiere la posibilidad de combinar los aislamientos B1 y MA129 y el parasitoide T. radiata, para el control biológico de D. citri en poblaciones de campo. _______________ INTERACTIONS BETWEEN ENTOMOPATHOGENIC FUNGI AND Tamarixia radiata (HYMENOPTERA: EULOPHIDAE) IN POPULATIONS OF Diaphorina citri (HEMIPTERA: LIVIIDAE). ABSTRACT: Diaphorina citri is the vector of the disease known as the citrus Huanglongbing. In Mexico, as part of a biological control program, the ectoparasitoid Tamarixia radiata and the entomopathogenic fungi Isaria javanica and Metarhizium anisopliae are currently used. In addition, the fungus Hirsutella citriformis has been found infecting field populations of D. citri in citrus orchards in Mexico. When more than one natural enemy is used, it is important to know the outcomes of their potential interactions when competing for the same host, in order to use them more efficiently. We performed a series of in vitro experiments to study the susceptibility of D. citri and T. radiata against six isolates, two of each of the species Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae and Isaria fumosorosea, and the interactions of these natural enemies in D. citri populations. Firstly, dose-response experiments were done using the six isolates against both nymphs and adults of D. citri and T. radiata. Results showed that nymphs were more susceptible against fungal infection than adults of D. citri and the parasitoid. Secondly, using the most virulent isolates of B. bassiana (B1) and M. anisopliae (Ma129), we studied the effect of prior residency in their interactions. When D. citri nymphs with different fungal infection times were exposed to the parasitoids, parasitism was highly reduced in nymphs with 72 h post inoculation in comparison with nymphs with 0 and 24 h of fungal infection; host feeding by the parasitoids was reduced in nymphs with 24 h of fungal inoculation. No effect of isolate was observed. When nymphs carrying parasitoids with different developmental stages (egg, larvae and pupae) were fungal inoculated, nymphs carrying pupae of the parasitoid showed the greater adult parasitoid emergence. Finally, when the susceptibility of nymphs and adults of D. citri against infection by Hirsutella citriformis was investigated, nymphs were more susceptible than adults; however, when nymphs were exposed to fungal contaminated D. citri adults, only adults were infected suggesting no transmission between adults and nymphs could be achieved. We propose the combined use of entomopathogenic fungi, specifically isolates B1 and MA129, and T. radiata for the biological control of field populations of D. citri.

Doctoral thesis

Diaphorina citri Tamarixia radiata Susceptibilidad Interacción Hongos entomopatógenos Interaction Entomopathogenic fungi Entomología y Acarología Doctorado CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS FITOPATOLOGÍA SUSCEPTIBILIDAD Y RESISTENCIA VEGETAL

Evaluación de la interacción genotipo por práctica de labranza (G x T) del cultivo de trigo

RUY PONCE CRUZ (2013)

Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Hidrociencias).- Colegio de Postgraduados, 2013.

Esta investigación es parte de los esfuerzos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) para evaluar la interacción entre genotipo y práctica de labranza en cuanto a desarrollo de trigo y su rendimiento bajo diferentes niveles de estrés hídrico, con el propósito de optimizar el proceso de mejoramiento de trigo para distintos sistemas agronómicos.El experimento se realizó en el Campo Experimental Norman E. Borlaug (CENEB), localizado en la parte noroeste de México, en un suelo Chromic Haplotorrert (Hyposodic Vertisol, Calcaric, Chromic), bajo en materia orgánica (< 1%), en condiciones áridas.Los tratamientos fueron: Camas Convencionales (CC) y Camas Permanentes (CP) y el régimen de riego, Completo (RC) y Reducido (RR). Para determinar la efectividad del sistema de producción en cada una de los 48 genotipos (30 T. harinero y 18 T. duro) sembrados, se evaluó el desarrollo del cultivo mediante el porcentaje de cobertura por el follaje mediante fotos digitales, se utilizó el sensor GreenSeeker™ para medir el índice diferencial normalizado de vegetación (NDVI), y por gravimetría-volumetría se calculó el contenido de humedad en el suelo. También se estimó el rendimiento de producción de grano. Se encontró que la interacción GxT resulto significativa, tanto para trigo harinero y trigo duro. El rendimiento promedio de los genotipos de trigo harinero y duro difería en las distintas prácticas de labranza y regímenes de riego. Seis genotipos (3 T. harinero y 3 T. Duro) fueron seleccionados utilizando rendimiento de grano, porcentaje de cobertura del suelo por el follaje y NDVI como criterios para el análisis más detallado. Genotipo 48 y 31 de trigo harinero y duro se adaptaron mejor en camas convencionales con riego completo, su capacidad de crecimiento inicial y valores de NDVI altos, resulto una ventaja en rendimiento. Genotipo 13 y 27 de trigo harinero y duro respectivamente, mostraron un buen rendimiento en camas permanentes con riego completo, su mejor desarrollo lo tuvieron en las etapas de floración y llenado de grano. Para los ambientes de riego reducido genotipo 48 y 13 de trigo harinero tuvieron un mejor desarrollo en camas permanentes, registrando altos porcentajes de cobertura y NDVI. Es importante analizar los genotipos a través de los ciclos para poder atribuir de manera específica aquellas características que influyen en un mejor desarrollo y adaptación al sistema lo cual repercute en el rendimiento de grano. _______________ EVALUATION OF THE GENOTYPE BY TILLAGE INTERACTION (G x T) FOR DIFFERENT DURUM AND BREAD WHEAT CULTIVARS/GENOTYPES. ABSTRACT: This research is part of the International Maize and Wheat Improvement Centre’s (CIMMYT) effort to evaluate genotype by tillage interactions (GxT) in terms of development and performance of wheat under different water stress levels in order to optimize wheat breeding for different agronomic practices. The experiment was conducted at the experiment station CENEB (Campo Experimental Norman E. Borlaug), near Ciudad Obregón, Sonora, Mexico (lat. 27.33°N, long. 109.09°W, 38 m a.s.l.). The soil is a Chromic Haplotorrert (Hyposodic Vertisol, Calcaric, Chromic) with low organic matter content (<1 %) in an arid climate, with an annual rainfall of 320 mm. The treatments were conventional tilled beds (CTB) and permanent beds (PB) with full and reduced irrigation regime. To determine the effects of the production system for each of the 48 genotypes [30 bread wheat (Triticum aestivum) varieties and 18 durum wheat (Triticum durum) varieties], crop development was assessed by the percentage of crop coverage by foliage using digital photos, by NDVI (normalized difference vegetation index) measurements obtained by using the GreenSeeker ™ sensor, by calculations of the gravimetric-volumetric soil moisture content and lastly by grain yield estimations. We found a significant GxT interaction for tillage and irrigation environments for both bread wheat and durum wheat. The average yield for bread and durum wheat genotypes differed in various tillage practices and irrigation regimes. Six genotypes (3 bread wheat and 3 durum wheat) were selected using grain yield, percent ground cover by foliage and NDVI as criteria for further analysis. Genotypes 48 for bread wheat and genotype 31 for durum wheat have shown best adaptation in CTB with full irrigation presenting initial growth capacity and high NDVI values, which turned out in an advantage in crop performance. Genotype 13 and 27 bread and durum wheat resulted in good performance in PB with full irrigation with better development in the stages of flowering and grain filling. For reduced irrigation environments genotype 48 and 13 of bread wheat had better development in PB, recording high rates of coverage and NDVI. It is important to analyze the genotypes through cycles to specifically attribute those characteristics that are influencing a better adaptation to the plant development and thereby affecting grain yield.

Master thesis

Interacción Genotipo Práctica de labranza Porcentaje de cobertura NDVI Interaction Genotype Tillage practice Percent cover Hidrociencias Maestría CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Caracterización genética de la población de ganado suizo americano en México

JAIME DORANTES JIMENEZ (2013)

Tesis (Doctorado en Ciencias, especialista en Ganadería).- Colegio de Postgraduados, 2013.

Con base en la información productiva y genealógica de la base de datos de la Asociación Mexicana de Criadores de Ganado Suizo de Registro, se realizó un estudio en ganado Suizo Americano en México, cuyos objetivos fueron: estimar y analizar las tendencias genéticas y fenotípicas en producción de leche (Pleche), determinar la existencia de interacción genotipo por ambiente en dos regiones del trópico y estimar parámetros genéticos para características de tipo. Se utilizó un análisis estadístico univariado y bivariado usando la metodología del Modelo Animal con el programa MTDFREML. Los resultados mostraron que la ganancia genética y fenotípica anual en Pleche fue de 4.41±0.24 kg (P<0.05) y 114.93 kg año-1 (P<0.05) en el período 1990-2012. El coeficiente de correlación (rg) entre regiones fue de 0.10 (P<0.05) y entre valores predichos de rg = 0.21, valores menores a rg = 0.8, considerados como evidencia de interacción genotipo por ambiente. Además, se encontró una frecuencia de coincidencia de 0.30 entre los 20 mejores sementales de la población analizada. Las heredabilidades de las características corporales oscilaron entre 0.13 a 0.30; las de ubre entre 0.08 a 0.34 y movilidad de 0.11 a 0.23, es decir, estas estimaciones para características de tipo fueron en general de bajas a moderadas. Las tendencias genéticas para producción de leche en la población de ganado Suizo Americano, mostraron un progreso genético positivo a través de los años de evaluación, aunque esta mejora probablemente este también influenciada por factores no genéticos. Se concluye, que las diferencias en magnitud de las varianzas y correlaciones genéticas entre regiones, deben tomarse en cuenta en los programas de mejora genética de esta población. _______________ GENETIC CHARACTERIZATION OF THE POPULATION BROWN SWISS CATTLE IN MEXICO. ABSTRACT: Based on the production and genealogical information database of the Mexican Association of Swiss Cattle Breeders Registry, a study was made in Brown Swiss cattle, whose objectives were to estimate and analyze the phenotypic and genetic trends in milk production, determine the existence of genotype by environment interaction in two regions of the tropics and to estimate genetic parameters for type traits. Was used univariate and bivariate statistical analysis, using the methodology of Animal Model with MTDFREML program. The results showed that the annual genetic gain and phenotypic into milk production was 4.41 ± 0.24 kg (P <0.05) and 114.93 kg y-1 (P <0.05) in the period 1990-2012. The coefficient of correlation (rg) between regions was 0.10 (P <0.05) and between predicted values of rg = 0.21, rg = values less than 0.8, considered as evidence of genotype by environment interaction. Also, it was found a frequency of coincidence of 0.30 in the top 20 sires, of the studied population. The heritabilities of bodily characteristics, ranged from 0.13 to 0.30, the udder between 0.08 to 0.34 and mobility from 0.11 to 0.23; these estimates for type traits were low to moderate. Genetic trends for milk yield in Brown Swiss cattle population, showed a positive genetic progress through the years of evaluation, although the improvement, probably this also influenced by non-genetic factors. It is concluded that the differences in magnitude of the variances and genetic correlations between regions should be considered in genetic improvement programs of this population.

Doctoral thesis

Suizo Americano Tendencias genéticas Interacción Tipo Brown Swiss Genetic trends Interaction Type Ganadería Doctorado CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Efecto del control de la birrefringencia de la cavidad de un láser de anillo de fibra dopada con erbio sobre su sintonización espectral

Effect of the birefringence control of the cavity of an erbium-doped fiber ring laser on its spectral tuning

Alejandro Camarena Rodriguez (2015)

En la actualidad, los láseres de fibra óptica son un tema amplio de investigación debido a sus aplicaciones: procesamiento de materiales, telecomunicaciones, medicina y militares. Un problema común a este tipo de láseres es originado por la birrefringencia de la fibra, la cual genera inestabilidad en la emisión láser. Al respecto, en este  trabajo se estudiaron los efectos que tiene la birrefringencia de la cavidad en la estabilidad en potencia y longitud de onda en un láser de fibra óptica. El láser estudiado tiene una cavidad de anillo y se construyó con fibra monomodo de vidrio de sílice dopada con erbio (se usaron dos tipos distintos de fibras comerciales).  Para mejorar la estabilidad de operación del láser, primeramente se caracterizó la birrefringencia de cada una de las componentes del arreglo en el láser de anillo de fibra dopada con erbio usando un sistema polarimétrico semiautomático. Dicho arreglo permitió verificar que utilizando bobinados helicoidales dobles en el multiplexor de bombeo y en la fibra dopada con erbio es posible cancelar, en cada uno de ellos, el efecto de la birrefringencia sobre la luz que viaja a través de ellos. Utilizando estos dispositivos modificados se estudió bajo qué condiciones los bobinados helicoidales permiten controlar la evolución de la polarización en la cavidad resonante y se evalúo el efecto que tienen sobre la selectividad espectral en la emisión láser. El análisis teórico de los resultados medidos permitió establecer la necesidad de añadir a la cavidad un polarizador lineal a la salida con el fin de restaurar el estado de polarización que reingresa en el siguiente ciclo y alcanzar la estabilidad en potencia y longitud de onda deseadas. Se presentan y analizan los resultados obtenidos.

At present, fiber laser applications in diverse fields such as: materials processing, telecommunications, medicine and military, have positioned fiber laser optics as a very important research topic. A problem common to this type of lasers is the birefringence of single-mode fibers which generates instability in the laser emission. In this work, we analyzed the effect of the birefringence of the laser cavity on the power and wavelength stability of the fiber laser. The lasers studied had ring cavities and were built with singlemode erbium doped silica fibers (two different types of commercial fibers were used). To improve the operation stability of the laser, we characterized at first the birefringence of each fiber device used to build the ring cavity using a semiautomatic polarimetric system. This optical setup allowed the verification of the cancelation of the birefringence effect on each device (pump multiplexer, isolator) using double helical coils. A double helical structure was also used to cancel the birefringence effect of the erbium doped fiber on the light traveling through it. Using these modified devices and the helically wound laser fiber, the conditions under which these helical coils allowed the control of the evolution of the polarization in the cavity were investigated. The criterion used was the stabilization of the spectral laser emission (wavelength and power). The theoretical analysis of the ring cavity birefringence and the experimental results allowed to establish the need to add inside the cavity, close to its exit, a linear polarizer, to restore the polarization state reentering in the next cycle, and reach the desired stability in power and wavelength. The experimental and theoretical results obtained are presented and discussed.

Master thesis

Láser CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Estudio de la formación de estructuras periódicas en capas metálicas mediante irradiación láser

Study of the formation of periodic structures on thin metal films by pulsed laser irradiation

Daniel Huerta Murillo (2015)

En esta tesis se presenta un estudio experimental sobre la formación de estructuras periódicas superficiales inducidas por láser (LIPSS - laser induced periodic surface structures), en películas delgadas (<500 nm) de titanio (Ti) después de múltiples irradiaciones con pulsos láser de nanosegundos. Las películas delgadas de titanio fueron irradiadas en un ambiente no controlado (aire) con un láser de Nd:YAG (532 nm, 10 ns, 10 Hz), utilizando una serie de pulsos con fluencia por debajo del umbral de ablación. Los parámetros involucrados en el procesamiento, tales como fluencia del pulso, número de pulsos, polarización y ángulo de incidencia, fueron variados para estudiar su efecto sobre la dirección y la periodicidad de las LIPSS obtenidas. La morfología superficial de las zonas irradiadas se caracterizó mediante el uso de microscopía de fuerza atómica (AFM). Para incidencia normal, LIPSS con un período menor a la longitud de onda (Λ ≈ 400-420 nm) y una orientación paralela a la polarización del láser fueron generadas utilizando un rango de fluencia por pulso entre 0.08 y 0.1 J/cm2; el número de pulsos puede variar entre los mil y los dos mil pulsos. Bajo un cambio en el ángulo de incidencia del haz, el período de la LIPSS decrece de  415 nm a 325 nm aproximadamente. Se realizó espectroscopia micro-Raman para analizar las regiones irradiadas. El análisis micro-Raman demostró que las LIPSS están compuestas por dióxido de titanio (TiO2) en fase rutilo.

The formation of laser-induced periodic surface structures (LIPSS) on thin titanium (Ti) films (<500nm) after multiple-pulse nanosecond laser irradiation is experimentally studied. The titanium films were irradiated in an air environment with a nanosecond Nd:YAG laser (532 nm, 10 ns pulse duration, 10 Hz), using a series of pulses with fluence well below the ablation threshold. Processing parameters such as per pulse laser fluence, number of pulses, polarization and angle of incidence were varied to study the effects on direction and periodicity of the obtained LIPSS. The surface morphology of the irradiated areas was characterized by using optical and atomic force microscopy (AFM). For normal incidence, low spatial frequency LIPSS (LSFL), with a period (Λ ≈ 400-420 nm) close to the wavelength and an orientation parallel to the laser polarization have been observed in a per pulse fluence range between 0.08 and 0.1 J/cm2 and a pulse number between 1000 and 2000. Under varying angle of incidence, the period of the LIPSS drops from 415 to 325 nm. MicroRaman spectroscopy was used to analyze the irradiated regions. The micro-Raman analysis demonstrated that the LIPSS are composed by titanium dioxide (TiO2) in its Rutile phase.

Master thesis

Láser CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Intraocular pressure study in ex-vivo eyes by laser cavitation technique

Estudio de la presión intraocular en ojos ex-vivo mediante la técnica de cavitación láser

CARLOS ANDRÉS ZÚÑIGA ROMERO (2016)

En este trabajo de tesis se presenta un estudio experimental sobre la implementación del modelo de presión intraocular (PIO) basado en el fenómeno de cavitación inducida por láser en ojos de cerdo ex-vivo, el cual forma parte y da continuidad a una serie de trabajos de investigación cuyo objetivo es el de poder determinar variaciones de presión establecidas dentro del rango clínico. Se realizó la adaptación de la técnica de modulación de la transmitancia espacial (STM, por sus siglas en inglés) dentro de la cámara anterior (CA) de los ojos de cerdo. Se utilizó un sistema de bombeo y de prueba; compuesto por un haz láser pulsado Nd:YAG (532 nm, 9 ns) y un haz láser de onda continua He-Ne (633 nm), respectivamente. Los resultados que aquí se basan en el análisis del primer tiempo de colapso, de las burbujas de cavitación en función de la energía por pulso del haz de bombeo y de la presión externa ejercida, definida como la PIO inducida por perfusión en los ojos de cerdo ex-vivo. Se presentan resultados de pruebas histológicas del fotodaño generado en la córnea tras variar el número de pulsos (1, 20, 200 y 2000) para la generación de cavitación en la CA. Los resultados experimentales demostraron una tendencia lineal creciente del tiempo de colapso de la burbuja de cavitación al aumentar la energía del pulso de bombeo (Ep : 3.3 a 5.5 mJ), o decreciente al aumentar la presión externa (Ep : 13 y 16 mJ, 10 - 60 mmHg) dentro del rango clínico establecido para la PIO. Del análisis histológico de la córnea se observó daño de aproximadamente 100 µm en la superficie del estroma pudiéndose disminuir o eliminar el daño generado si se reduce la energía del pulso de bombeo al nivel del umbral de detección del primer tiempo de colapso. Se encontró que ocurre la formación de enlaces del tipo cross-linker entre moléculas de glutatión en el HA tras ser irradiado por el haz de bombeo por más de 1 hora y 30 minutos.

In this thesis, we present an experimental study of the implementation of a model for intraocular pressure (IOP) measurements based on the laser-induced cavitation phenomenon in ex-vivo pig eyes. This thesis work follows a series of previous research aiming to determining the IOP within the clinical range. We used a pump-probe laser system composed by a pulsed laser beam (Nd:YAG, τp= 9ns, 532 nm) and a continuous wave laser beam (He-Ne, 633 nm) conveniently adapted to comprise with the technique known as spatial transmittance modulation (STM) within the anterior chamber (AC) of pig eyes. The results presented here are based on the analysis of the first collapse time of the generated cavitation bubble, and its relationship with the pump pulse energy and the induced IOP, defined as the induced IOP by perfusion in the ex-vivo pig eyes. Also, multipulse photodamage on the cornea by a histological analysis with haematoxylin and eosin. The experimental results showed an increasing linear trend of the collapse time with the pump pulse energy (Ep : 3.3 - 5.5 mJ) and a decreasing linear trend by increasing the external pressure (Ep : 13 amd 16 mJ, 10 - 60 mmHg) within the clinical range. Histological analysis showed damage (100 µm) on the surface of the stroma when applying one pump pulse (Ep = 13 mJ), which could be reduced or supressed if we used a pump energy per pulse (Ep ≈11 mJ), the detection threshold of the first collapse time within the AC. We found the formation of cross-linker links between glutathione molecules in the AH for long pump pulse exposures of at least 1 hour and 30 minutes.

Master thesis

Láser Óptica Optoelectrónica Presión intraocular Glaucoma INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA MÉDICA PRÓTESIS