Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551014
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de los Doctorados correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Applications of classical andquantum-optomechanical Light Propagation(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2024-12) Onah, Francis Emenike; Gutiérrez Vega, Julio César; emipsanchez; Hernández Aranda, Raúl I; Pérez García, Benjamín; López Aguayo, Servando; School of Engineering and Sciences; Campus MonterreyThe theory of electromagnetic waveguides has found applications in many areas of science and technology, ranging from nanotechnology, nano-optics, optics and photonics, sensing, optical communications, plasma physics to astrophysics. One of the challenges facing the application of other waveguides such as the elliptic and parabolic waveguides in the nano-regime is the amount of parameters to be considered in their fabrications and the ability to control these parameters in miniature systems. The equilateral triangular waveguides, just as the circular cylindrical waveguides, has at most just one parameter to consider in their design or fabrication. That is, the triangle side a. The indices m and n (and a third index l, for equilateral triangular waveguide, is dependent on the other two l = −m−n), is a general feature of all cylindrical waveguides. Thus, the equilateral triangular waveguide, has a promising utility for applications in nanotechnology. Since just focusing on this one parameter, one can as precision allows (within the limits of classical light propagation, in essence, before the quantum theory becomes important), produce very tiny equilateral triangular waveguide. Thus the feasibility and promising utility motivates our investigation of the equilateral triangular waveguides, which despite its simplicity, does not have a thorough study of for instance, its attenuation characteristics. This characteristics and other symmetry properties of the modes, especially the surprisingly interesting odd modes of the equilateral triangular waveguide is what we investigate in this project. In the second part of our research, we study Quantum Photonic nano-cavties, which is a typical case of what happens when quantum mechanics becomes important, in propagation of light, in the nano-regime. This also, promises great and novel solutions to the numerous challenges facing the production of versatile and effective nano-machine fabrications. Thus the significance of our research work lies in illustrating and exploring the possibility for a far more reaching industrial applications of quantum photonic-nano cavities, through the quantum optomechanical theoretic formulation and application of multiply synchronized nano-photonic cavities in sensing, information or data storage and distribution in nano-devices, very effective/versatile nano-machines, high level machine learning, artificial intelligence and the future of modern nano-material fabrications and nanotechnology in general. We intend or expect to have a clear cut technological advancement, demonstrated by a fabricated device that harnesses the high quality factorof quantum photonic nano-cavities, in terms of increased capacity or storage power of the nano-device and or a very sensitive light sensor and other technological advancement that has applications in information commutation technology, medicine and the industry in general.
- Pulsation regions near the static border of optically injected semiconductor lasers using numerical analysis(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2023-04-01) Rodríguez Martínez, Sergio Luis; RODRIGUEZ MARTINEZ, SERGIO LUIS; 3012812; Castañon Avila Gerardo Antonio; emipsanchez; Campuzano Treviño, Gabriel; Vargas Rosales, César; Lezama Cruzvillasante, Fernando; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; Aldaya Garde, Ivan AritzIn this thesis, we analyze the technique of injection for the generation of optical pulses, as it is believed to have distinct result in a rich and diverse set of dynamical behaviors. The study focuses primarily on identifying and exploiting pulsing regimes, which can be beneficial for a wide range of applications or can lead to undesired instabilities. The thesis develops a novel multi-metric method to automatically identify pulsing regimes in the parameter space. The method is applied to extensive numerical simulations to demonstrate that these regimes occur in the vicinity of the static synchronization boundary. Additionally, analyzing these pulsing regimes, the study identifies pulsations with repetition rates ranging from several MHz up to more than 1 GHz. The effect of the linewidth enhancement factor and the slave-laser bias current is also analyzed, revealing that a linewidth enhancement factor of 3 and a higher bias current lead to broader regions of pulsation regimes. Finally, some simulation results are presented using the rate equations considering the spontaneous emission and the Langevin forces.
- Validación de modelos de turbulencia con Teledetección para el estudio de la recirculación de plumas térmicas en zonas costeras. Aplicación a la descarga de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde, México.(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2022-06-16) Laguna Zarate, Luis Fernando; LAGUNA ZARATE, LUIS FERNANDO; 639612; Barrios Piña, Héctor Alfonso; puemcuervo, emipsanchez; López Salinas, Jose Luis; Ramos Mora, Eduardo; López Zavala, Miguel Angel; Ramírez Orozco, Aldo Iván; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Monterrey; Ramírez León, HermiloEn el presente trabajo se estudia, mediante modelación numérica y con apoyo de teledetección, la dispersión térmica de la pluma de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV), Veracruz, localizada en la costa del Golfo de México. Se llevaron a cabo simulaciones numéricas con el modelo Delft3D-FLOW para dos escenarios, invierno y primavera, para los cuales se detectó previamente con la teledetección, la recirculación de la pluma hacia la obra de toma de la CNLV, situación no favorable para su rendimiento. El modelo se calibró y validó, mediante un proceso exhaustivo, con apoyo de las imágenes de la teledetección, con diferentes grosores de malla. Además, se llevó a cabo un análisis del proceso termodinámico que ocurre durante la descarga de agua caliente en el mar, mediante un análisis con parámetros adimensionales característicos de los fenómenos de convección natural, forzada y mixta. Asimismo, los resultados del modelo numérico se utilizaron para investigar sobre el rendimiento de los modelos de turbulencia AEM, k-L y k-ε, disponibles en el Delft3D-FLOW. La contribución del modelo de turbulencia HLES también se analizó. Los resultados mostraron que la convección forzada es predominante cerca de la zona de la descarga de la pluma térmica y en la zona cercana a la obra de toma. De acuerdo con las métricas calculadas, todos los modelos de turbulencia reproducen con buena aproximación la pluma, comparando los resultados con las imágenes de la Teledetección, excepto cuando se considera el esquema HLES del modelo numérico. Por último, las simulaciones numéricas proveen información valiosa para el estudio de este tipo de dispersiones térmicas en el mar, más allá de las limitaciones de otras técnicas de monitoreo. Sin embargo, su uso combinado es útil para una mejor comprensión de la dispersión de plumas térmicas.
- The general equation of the stigmatic lens(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-12) González Acuña, Rafael Guillermo; Gutiérrez Vega, Julio Cesar; tolmquevedo; Avendaño Alejo, Maximino; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Lopez Aguayo, ServandoI present a solution to a problem proposed by Diocles, in ancient Greece. A problem with more than two millennia without an analytical close form solution, the design of the stigmatic lens. Stigmatism refers to the image-formation property of an optical system which focuses a single point source in object space into a single point in image space. Two such points are called a stigmatic pair of the optical system. A stigmatic lens is a lens such that the point object and the point image are stigmatic. In this doctoral thesis, the general equation of the stigmatic lenses was found. The most important implications of this equation are the uniqueness of stigmatism and a new methodology for designing stigmatic lenses in a totally analytical way, free of iterations and numerical approximations. This methodology is the basis for designing more complex stigmatic systems with a freeform shape, an arbitrary number of refractive surfaces, telescopes etc.
- Propuesta de un nuevo modelo para la transición de fase líquido-sólido en materiales de cambio de fase(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2020-11-27) Rodríguez Alemán, Suset Graciella; RODRIGUEZ ALEMAN, SUSET GRACIELLA; 781347; Otero Hernández, José Antonio; emipsanchez; Pérez Álvarez, Rolando; Martínez Rosado, Raúl; Castillo Aranguren, Francisco; Escuela de Ingeniería y Ciencias; Campus Estado de México; Hernández Cooper, Ernesto ManuelEl comportamiento incorrecto de las soluciones numéricas en sistemas térmicamente aislados se ha explicado recientemente al considerar cambios de volumen durante la transición de fase líquido-sólido a través de la conservación de masa total. En este trabajo se encuentran ejemplos donde las soluciones numéricas aún muestran un comportamiento incorrecto en sistemas térmicamente aislados. Las soluciones en el equilibrio termodinámico revelan la existencia de casos patológicos en algunos materiales, aunque se conserve la masa total del sistema. A través de los ejemplos mostrados en este trabajo se encuentra un error conceptual en la ecuación de movimiento de la interfaz. El tamaño del sistema y la cantidad de masa fundida o solidificada obtenida de un balance de masa-energía local en la interfaz no son invariables y pueden sobrestimar o subestimar los valores del estado estacionario cuando el sistema se encuentra térmicamente aislado. La ecuación de movimiento propuesta para la interfaz se halla imponiendo la conservación de energía en sistemas adiabáticos y los valores de equilibrio termodinámico se reproducen bien a través de la ecuación propuesta. La conservación de energía conduce a un término adicional en la ecuación de movimiento para la interfaz que es proporcional a la diferencia de densidad entre las fases líquida y sólida. Adicionalmente, en sistemas con condiciones de contorno isotérmico-adiabático se propone el balance térmico total a través de todo el sistema. El balance térmico total también conduce a un término adicional en la ecuación de movimiento para la interfaz que puede tener contribuciones significativas según el tipo de material y las condiciones de operación. Finalmente, la dinámica de la transición de fase se puede representar mediante la introducción de un calor de fusión latente equivalente que incorpora los efectos del equilibrio térmico total. La solución numérica del modelo propuesto consiste en emplear un método híbrido que trata la variable espacial y la temporal independientemente. Primero se discretiza el espacio usando Elementos Finitos lo cual lleva a la solución de un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias. Para solucionar el sistema de EDO resultante se usa un Método Implícito en Diferencias Finitas. Se calcula el problema de transición de fase en distintos PCM y se comparan los resultados obtenidos con los brindados por el Método Integral de Balance de Calor.
- Generation and characterization of structured light in the partially coherent regime(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey) Yepiz Escalante, Adad; YEPIZ ESCALANTE, ADAD; 521552; Hernández Aranda, Raúl Ignacio; tolmquevedo, emipsanchez; Gutiérrez Vega, Julio Cesar; López Mago, Dorilián; Rodríguez y Masegosa, Rodolfo; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Pérez García, Benjamín de JesúsVarious experimental methods to shape partially coherent optical beams as well as some techniques to study their characteristic properties and spatial coherence are introduced. To generate partially coherent optical beams, digital holography and a rotating ground glass are used, which let us easily change the beams spatial coherence and in order to study their properties the cross-correlation function (CCF) is used. The CCF is studied numerically, analytically and experimentally with a wave front folding interferometer, which leads us to dislocations that provide interesting information about the beam, like some of the characteristic indices that form the beam, or the spatial coherence length. These methods are used to study different kinds of optical beams, mostly vortex beams and their variants; we also study some solutions of the paraxial wave equation, such as the Ince-Gaussian beams.
- Comparing the rheological behavior and the electrical properties of CNT-PP copolymer composites obtained by two compounding methods: direct addition and dilution of a masterbatch(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey) Palacios Aguilar, Erika; Bonilla Ríos, Jaime; tolmquevedo; Medina Medina, Dora Iliana; Monsiváis Barrón, Alejandra Julieta; Cortés Rodríguez, Leonardo Federico; School of Engineering and Sciences; Campus Monterrey; Sánchez Fernández, José AntonioComposites of multiwall carbon nanotubes (CNT) at 1, 2, and 3 wt.% on a propylene-ethylene random copolymer matrix were prepared by melt compounding CNT powder and by dilution of a commercial polypropylene masterbatch. While the shear viscosity shows similar behavior for both dilution modes, the differences in their elastic properties clearly show the addition method's effect, and the masterbatch's presence. This also indicates the relevance of having a difficult to mix masterbatch to enhance the elongational viscosity of the composites for free wall applications such as fiber spinning and blown film. On the other hand, the 2 and 3 wt.% CNT composites from both addition modes have similar electrically conductive behavior, with values near the semiconductors' range. TEM and SEM images show different states of dispersion for each source of CNT. The morphology observed in those images is the simplest explanation for the differences in the elastic properties of the molten composites due to the filler incorporation processes used.
