High brightness semiconductor lasers as transmitters for space lidar systems

High brightness semiconductor lasers are potential transmitters for future space lidar systems. In the framework of the European Project BRITESPACE, we propose an all-semiconductor laser source for an Integrated Path Differential Absorption lidar system for column-averaged measurements of atmospheric CO2 in future satellite missions. The complete system architecture has to be adapted to the particular emission properties of these devices using a Random Modulated Continuous Wave approach. We present the initial experimental results of the InGaAsP/InP monolithic Master Oscillator Power Amplifiers, providing the ON and OFF wavelengths close to the selected absorption line around 1572 nm.

El color en la transfiguración del espacio: un estudio empírico de los dispositivos de transformación y configuración

La presente investigación analiza la capacidad del color de cualificar los espacios y propone una clasificación que ordene los diferentes dispositivos que actúan en este proceso. El objetivo de esta tesis es describir estos dispositivos estableciéndolos como parte inequívoca de cualquier proceso desencadenado por la presencia del binomio luz y color. El color ha sido objeto de estudio y experimentación a lo largo de la historia, en todas las artes y las distintas disciplinas relacionadas con la física, la percepción y la interacción. De este modo se realiza una aproximación teórica e histórica al color desde puntos de vista interdisciplinares, para llegar a comprender el modo en el que el color se acaba separando de la forma para pasar a formar parte de la configuración del espacio. Con el propósito de alcanzar este objetivo, se ha realizado un recorrido a través de diferentes teorías y manifestaciones artísticas realizadas en torno al color a lo largo de la Historia, para encontrar las claves de la relación del color con el espacio. Tomando de base este primer acercamiento al tema, se realiza un estudio empírico exhaustivo con modelos físicos con el fin de aislar los dispositivos que intervienen el este proceso en el que el color se pone en relación con el espacio; se analiza su variación a medida que fluctúan las características de los elementos que desencadenan los dispositivos. El objetivo es descubrir un orden, una taxonomía, que permita interpretar cualquier transformación producida por el color en el espacio. Posteriormente, se verifica la validez de esta clasificación estudiando siete espacios modelo en los que el color transfigura el espacio mediante la activación conjunta de varios de los dispositivos analizados. Se ha elegido este grupo de siete espacios debido a que, al tomarlos como suma, sus interiores engloban todos los fenómenos encontrados en el análisis previo. El conjunto de los dispositivos que actúan en cada espacio forma un sistema único e irrepetible que tiene que ver con su transfiguración espacial mediante la luz y el color. Estos sistemas constituyen parte de la génesis propia de cada espacio a través de una secuencia de dispositivos de transformación y configuración espacial que lo hace singular. Los dispositivos clasificados en esta investigación se encuentran en cualquier espacio en el que intervengan la luz y el color, agrupándose secuencialmente en sistemas determinados que cualifican el espacio arquitectónico. ABSTRACT This research analyzes the ability of the colour to qualify the spaces and proposes a classification to arrange the different devices that act in this process. The aim of this thesis is to describe these devices, unequivocally established as part of any process triggered by the presence of light and color pairing. Colour has been the subject of study and experimentation throughout history, in all the arts and disciplines related to physics, perception and interaction. Thus a theoretical and historical approach to the colour is developed from interdisciplinary points of view, in order to understand the way that colour separates from the form and is part of the space configuration. With the purpose of reaching this target, there has been a journey through the artistic movements and theories on colour throughout history, seeking for the key points of its relation with the space. Based on these first intuitions as a starting point, an exhaustive empirical study is made with physical models with the purpose of isolating the devices that participate in this process where colour is related with the space as well as analyzing their variation to the extent that the characteristics of the elements which cause them fluctuate. The objective is to discover an order, a taxonomy that allows to performing any transformation produced by the colour in the space. Afterwards, the validity of this classification is verified by studying seven model spaces in which the colour transfigures the space by the combined activation of several analyzed devices. These seven spaces were chosen due to all the phenomenon set in the previous analysis are included in their interior space. The group of devices that act on each space creates an unrepeatable and unique system that has to do with its spatial transfiguration by means of light and colour. These systems form part of the origin itself of each space through a sequence of devices of spatial transformation and configuration that make this space unique. The devices sorted in this research transform and configure any space in which light and colour participate, sequentially grouping together in determined systems that qualify the architectonic space.

La construcción de la ficción : espacio arquitectónico - espacio cinematográfico

Desde hace años se discute el concepto de realidad, tal como se concebía tradicionalmente, incluso llegando a dudar de la existencia de esa realidad. El espacio real también se cuestiona, pero es indudable que el ser humano experimenta los espacios naturales y artificiales; y entre estos últimos el arquitectónico, dentro del que se engloba el del espectador, relacionado con el espectáculo. Este espacio del espectador ha sufrido transformaciones según los espectáculos que se han ido sucediendo en la historia y seguirá modificándose y hoy en día coincide con entornos que antes no se empleaban para el espectáculo, ya que éste puede desarrollarse en cualquier lugar. El espacio escenográfico, propio del espectáculo, que se proyecta y construye con las normas de la escenografía, se ha ido completando de distintas maneras según el tipo de espectáculo y está relacionado con el arquitectónico gracias al movimiento, porque ambos, se pueden recorrer, físicamente o a través de la mediación de los creadores de los espectáculos; lo que implica una clasificación del espacio escenográfico cinético, según el movimiento. Para poder analizar ese espacio escenográfico cinético en profundidad y sentar bases para su estudio, se establece una tipología que denomina a cada una de las clasificaciones establecidas por categorías. Los instrumentos son necesarios para proyectar y construir el espacio escenográfico, algunos coinciden con los arquitectónicos, pero generalmente son diferentes y a su vez específicos según los distintos espectáculos. Se describen y catalogan para tener la posibilidad de saber cómo usarlos y así poder idear ese espacio. Los espacios arquitectónicos y espectaculares, se crean mediante el proyecto que según cada disciplina tiene particularidades diferentes. El principal objetivo del proyecto del espacio escenográfico es servir a la ficción y en general modificar y mejorar ese espectáculo, teniendo en la actualidad aspectos comunes con el espacio arquitectónico. La construcción del espacio arquitectónico hoy en día emplea técnicas y materiales con los que también se construye el espacio escenográfico. El espacio escenográfico cinético se puede construir además con técnicas propias que se definen y clasifican, incluyendo las nuevas composiciones de imágenes digitales. Según dónde se construye y la función que cumple lo construido en la ficción, surgen dos tipologías que también se analizan y definen. El objeto de la escenografía y la arquitectura es la creación de espacios que tienen características comunes, el espacio escenográfico también posee características específicas, que no existen en el arquitectónico. Así mismo las tipologías, los instrumentos, el proyecto y la construcción, difieren entre los dos espacios. Lo real se ha convertido en espectáculo, el espectáculo se proyecta y construye con las leyes y reglas de la escenografía, luego desde la arquitectura se han de conocer estas leyes y reglas, porque también sirven para construir lo real. ABSTRACT The reality is being questioned, even going so far as to doubt its existence; real space is also questioned, but the human being experiences the natural and artificial spaces; and amongst the latter the architectural, within which includes the performance one, related to the show. This performance space has been transformed according to the shows that have been happening in history and will continue modifying. Nowadays, it coincides with environments not previously employed for the show, because it can occur anywhere. The scenographic space, which belongs to the performance, is projected and built with the rules of the scenography. It has been completed in different ways depending on the type of show and is related to the architectural space thanks to movement, because both be travelled through, physically or through the mediation of the creators of the shows; implying a classification of the scenographic space, according to this movement. A typology which refers to each kinetic scenographic space based on classifications established by categories is essential to analyze deeply and lay the foundations to study this space. Instruments are necessary in order to project and build the scenographic space. Some coincide with the architectural ones, but are generally different and specific according to different performances. The instruments are described and catalogued to be able to know how to use them and to devise those spaces. Architectural and performance spaces are created by the project and have different characteristics according to each discipline. The main objective of the scenographic space project is to serve fiction and generally modify and improve the performance, which also happens today with the architectural space. The construction of architectural space nowadays employs techniques and materials with which the scenographic space is also constructed. The kinetic scenographic space can also be built with its own techniques that are defined and classified, including new compositions of digital images. Two types of spaces emerge depending on where they are built and the role played by this construction in fiction, which are also discussed and defined. The purpose of scenography and architecture is the creation of spaces that have common characteristics. The scenographic space also has specific characteristics which don’t exist in the architectural one. Also the typologies, the instruments, the project and the construction differ between the two spaces. Reality has become performance, the performance is projected and is built with the laws and rules of scenography, and then architecture must know these laws and rules, because they serve to construct reality.

El muro como referencia arquitectónica

Esta investigación parte del interés particular por la manifestación arquitectónica, paisajística o urbanística de aquellos muros construidos que se han erigido para limitar, planteando un enfoque del muro en una vertiente conceptual. Se propone la formulación de distintas interpretaciones para un mismo elemento físico, logrando una propuesta arquitectónica de identificación para diferentes casos de estudio que consideramos paradigmáticos en su concepto. La hipótesis plantea la posibilidad de identificar un muro con la autonomía o identidad conceptual que le hace capaz de condicionar o dirigir la conformación de una obra de arquitectura, sirviendo como instrumento arquitectónico para las acciones de articulación, implantación, referenciación o conformación. El desarrollo de la investigación muestra la aptitud de individualizar el muro como elemento excepcional en el cumplimiento de la síntesis de distintas variables de proyecto. Se elaboran cinco conceptos diferentes del elemento en la función que cumple en el espacio que se basan en una definición compuesta de dos propiedades determinantes que se identifican con la categoría de la “justificación conceptual” combinando, además, valores de las categorías “Relación con el lugar”, “Función estética”, “Función de programa” y “Generación”. Se propone la identificación del muro que presenta las cualidades que lo hacen actuar de forma articuladora en el espacio y que, al cumplir esa función, condiciona y determina parte de la obra de arquitectura en que se encuentra. El muro articulador se entiende como un elemento que soluciona formal y espacialmente distintas situaciones de programa; no responde a un esquema formal predeterminado, sino que lo crea, en la unión coherente entre opuestos: ámbitos opuestos, esquemas formales opuestos, etc. Proponemos la identificación del muro que presenta determinadas cualidades que lo hacen actuar de forma implantadora en el espacio y que, al cumplir esa función, condiciona y determina parte de la obra en que se encuentra. Se considera el muro implantador como el punto de partida del proyecto en que se ha utilizado y como el elemento elegido para hacer la síntesis entre las variables del proyecto - sitio, función constructiva y estructural, estableciendo una regla formal y espacial coherente. Proponemos la identificación del muro referenciador, elemento que se destaca en la edificación como entidad elegida para hacer la síntesis entre las distintas variables del proyecto: significado, función estética y sitio. El muro referenciador se percibe como una entidad autónoma, particular al carácter o programa de la obra y al sitio en que se erige. Se considera el muro-recinto como el punto de partida del proyecto en que se ha utilizado, así como un elemento fundamental que se destaca en el conjunto de la obra - sea por su vertiente constructiva o de tratamiento estético – como entidad elegida para hacer la síntesis entre las variables del proyecto: forma y programa. Al utilizar un esquema formal predeterminado, permite generar espacio coherente con las demandas de un programa específico, entendiéndose como un elemento arquitectónico particular a la obra. Proponemos la identificación del muro habitable como el elemento que presenta las cualidades que lo hacen pasible de generar espacio en su interior, siendo un instrumento útil para cumplir con la variable del proyecto del programa. El concepto de muro habitable, como contrapunto a los otros cuatro tipos, se manifiesta como una entidad más elemental que traduce un instrumento de trabajo todavía más manejable que los restantes muros estudiados. De hecho, su utilización es incluso posible en aquellos muros que ya presentan el concepto de muro articulador, implantador, referenciador o muro-recinto. ABSTRACT This research is based on a particular interest in the architectural, landscape or urban manifestations of those walls that have been erected to limit, considering a conceptual approach. It suggests the formulation of diverse interpretations for the same physical element to achieve an architectural proposal of identification for different case studies that we consider paradigmatic in its concept. The hypothesis considers the possibility to identify a wall with the autonomy or conceptual identity that makes it able to influence or direct the form of an architecture work, serving as an instrument for the actions of articulation, emplacement, referencing or conformation. The development of the research shows the ability to individualize the wall as an outstanding element in the synthesis of different variables of architectural design. It elaborates five different concepts of the wall function in space, based on a definition with two determinant properties which combine values of the categories "Relation with the context", "Aesthetic function", "Program function" and "Generation". We propose the identification of the wall that has the qualities that make it act in an articulating way in space, conditioning and determining part of the architectural work. The “articulating wall” is understood as an element that formally and spatially solves different situations of functional program; it does not respond to a previous formal scheme, it creates it instead, through the coherent combination between opposites: opposing fields, opposing formal schemes, etc. We identify as well the wall that has the qualities that make it able to emplace on site, conditioning and determining part of the architecture work. The “wall that emplaces” is considered the starting point of the architectural design and the chosen element to make the synthesis between the architectural design variables - site, constructive function and structural function - establishing a formal and spatial coherent rule. We propose the identification of the “referencing wall”, element that stands out in the building as an entity chosen to make the synthesis between the project variables: meaning, aesthetic function and site. The referencing wall is perceived as an autonomous entity, particular to the character or the functional program and the site on which it sits. We consider the “precinct wall” as the departure point of the architectural design where it is used as well as a fundamental element that stands out in the whole of the architecture work - either by its constructive aspect or esthetic treatment - as the chosen entity to synthetize form and pro-gram. Since it uses a predetermined formal scheme it will allow to generate consistent space with-in the demands of a specific program, being understood as an element particular to the architectural work. As a fifth concept we identify the “inhabitable wall” as the element that has the qualities that make it predisposed to generate space inside its nucleus, being a useful instrument to comply with the variable of program in the architectural design. The concept of inhabitable wall, as a counterpoint to the other four types, manifests itself as a more elemental entity that translates itself as a more manageable working tool. In fact, its use is even possible in those walls that al-ready present the concept of articulating wall, emplacing wall, referencing wall or precinct wall.

Comparison of natural and forced amplification regimes in plasma-based soft-x-ray lasers seeded by high-order harmonic

The amplification of high-order harmonics (HOH) in a plasma-based amplifier is a multiscale, temporal phenomenon that couples plasma hydrodynamics, atomic processes, and HOH electromagnetic fields. We use a one-dimensional, time-dependent Maxwell-Bloch code to compare the natural amplification regime and another regime where plasma polarization is constantly forced by the HOH. In this regime, a 10-MW (i.e., 100 times higher than current seeded soft x-ray laser power), 1.5-μJ, 140-fs pulse free from the parasitic temporal structures appearing on the natural amplification regime can be obtained.

Comparison of Boost-Based MPPT Topologies for Space Applications

Several boost-derived topologies are analyzed and compared for an aerospace application that uses a 100 V voltage bus. All these topologies have been designed and optimized considering the electrical requirements and the reduced number of space-qualified components. The comparison evaluates the power losses, mass, and dynamic response. Special attention has been paid to those topologies that may cancel the inherent right half plane zero (RHP) zero of the boost topology. Experimental results of the less common topologies are presented.

Web based interactive educational software introducing semiconductor laser dynamics: Sound Of Lasers (SOL)

In this work, educational software for intuitive understanding of the basic dynamic processes of semiconductor lasers is presented. The proposed tool is addressed to the students of optical communication courses, encouraging self consolidation of the subjects learned in lectures. The semiconductor laser model is based on the well known rate equations for the carrier density, photon density and optical phase. The direct modulation of the laser is considered with input parameters which can be selected by the user. Different options for the waveform, amplitude and frequency of thpoint. Simulation results are plotted for carrier density and output power versus time. Instantaneous frequency variations of the laser output are numerically shifted to the audible frequency range and sent to the computer loudspeakers. This results in an intuitive description of the “chirp” phenomenon due to amplitude-phase coupling, typical of directly modulated semiconductor lasers. In this way, the student can actually listen to the time resolved spectral content of the laser output. By changing the laser parameters and/or the modulation parameters,consequent variation of the laser output can be appreciated in intuitive manner. The proposed educational tool has been previously implemented by the same authors with locally executable software. In the present manuscript, we extend our previous work to a web based platform, offering improved distribution and allowing its use to the wide audience of the web.

Temporally flat top pulse generation from gain switched semiconductor lasers based on a polarization interferometer with variable transfer function

We propose the use of a polarization based interferometer with variable transfer function for the generation of temporally flat top pulses from gain switched single mode semiconductor lasers. The main advantage of the presented technique is its flexibility in terms of input pulse characteristics, as pulse duration, spectral bandwidth and operating wavelength. Theoretical predictions and experimental demonstrations are presented and the proposed technique is applied to two different semiconductor laser sources emitting in the 1550 nm region. Flat top pulses are successfully obtained with input seed pulses with duration ranging from 40 ps to 100 ps.

Random-modulation cw lidar system for space-borne carbon dioxide remote sensing based on a high-brightness semiconductor laser

In this paper, we report on the progresses of the BRITESPACE Consortium in order to achieve space-borne LIDAR measurements of atmospheric carbon dioxide concentration based on an all semiconductor laser source at 1.57 ?m. The complete design of the proposed RM-CW IPDA LIDAR has been presented and described in detail. Complete descriptions of the laser module and the FSU have been presented. Two bended MOPAs, emitting at the sounding frequency of the on- and off- IPDA channels, have been proposed as the transmitter optical sources with the required high brightness. Experimental results on the bended MOPAs have been presented showing a high spectral purity and promising expectations on the high output power requirements. Finally, the RM-CW approach has been modelled and an estimation of the expected SNR for the entire system is presented. Preliminary results indicate that a CO2 retrieval precision of 1.5 ppm could be achieved with an average output power of 2 W for each channel.