Er-Coupled Si Nanocluster Waveguide

Rib-loaded waveguides containing Er3+-coupled Si nanoclusters (Si-nc) have been produced to observe optical gain at 1535 nm. The presence ofSi-nc strongly improves the efficiency ofEr 3+ excitation but may introduce optical loss mechanisms, such as Mie scattering and confined carrier absorption. Losses strongly affect the possibility of obtaining positive optical gain. Si-nc-related losses have been minimized to 1 dB/cm by lowering the annealing time ofthe Er3+-doped silicon-rich oxide deposited by reactive magnetron cosputtering. Photoluminescence (PL) and lifetime measurements show that all Er3+ ions are optically active while those that can be excited at high pump rates via Si-nc are only a small percentage. Er3+ absorption cross section is found comparable to that ofEr 3+ in SiO 2.However, dependence on the effective refractive index has been found. In pump-probe measurements, it is shown how the detrimental role ofconfined carrier absorption can be attenuated by reducing the annealing time. A maximum signal enhancement ofabout 1.34 at 1535 nm was measured.

Selective ablation of photovoltaic materials with UV laser sources for monolithic interconnection of devices based on a-Si:H

Lasers are essential tools for cell isolation and monolithic interconnection in thin-film-silicon photovoltaic technologies. Laser ablation of transparent conductive oxides (TCOs), amorphous silicon structures and back contact removal are standard processes in industry for monolithic device interconnection. However, material ablation with minimum debris and small heat affected zone is one of the main difficulty is to achieve, to reduce costs and to improve device efficiency. In this paper we present recent results in laser ablation of photovoltaic materials using excimer and UV wavelengths of diode-pumped solid-state (DPSS) laser sources. We discuss results concerning UV ablation of different TCO and thin-film silicon (a-Si:H and nc-Si:H), focussing our study on ablation threshold measurements and process-quality assessment using advanced optical microscopy techniques. In that way we show the advantages of using UV wavelengths for minimizing the characteristic material thermal affection of laser irradiation in the ns regime at higher wavelengths. Additionally we include preliminary results of selective ablation of film on film structures irradiating from the film side (direct writing configuration) including the problem of selective ablation of ZnO films on a-Si:H layers. In that way we demonstrate the potential use of UV wavelengths of fully commercial laser sources as an alternative to standard backscribing process in device fabrication.

A monolithic glass chip for active single-cell sorting based on mechanical phenotyping

The mechanical properties of biological cells have long been considered as inherent markers of biological function and disease. However, the screening and active sorting of heterogeneous populations based on serial single-cell mechanical measurements has not been demonstrated. Here we present a novel monolithic glass chip for combined fluorescence detection and mechanical phenotyping using an optical stretcher. A new design and manufacturing process, involving the bonding of two asymmetrically etched glass plates, combines exact optical fiber alignment, low laser damage threshold and high imaging quality with the possibility of several microfluidic inlet and outlet channels. We show the utility of such a custombuilt optical stretcher glass chip by measuring and sorting single cells in a heterogeneous population based on their different mechanical properties and verify sorting accuracy by simultaneous fluorescence detection. This offers new possibilities of exact characterization and sorting of small populations based on rheological properties for biological and biomedical applications.

Control of optical fields and single photon emitters by advanced nanoantenna structures

The control of optical fields on the nanometre scale is becoming an increasingly important tool in many fields, ranging from channelling light delivery in photovoltaics and light emitting diodes to increasing the sensitivity of chemical sensors to single molecule levels. The ability to design and manipulate light fields with specific frequency and space characteristics is explored in this project. We present an alternative realisation of Extraordinary Optical Transmission (EOT) that requires only a single aperture and a coupled waveguide. We show how this waveguide-resonant EOT improves the transmissivity of single apertures. An important technique in imaging is Near-Field Scanning Optical Microscopy (NSOM); we show how waveguide-resonant EOT and the novel probe design assist in improving the efficiency of NSOM probes by two orders of magnitude, and allow the imaging of single molecules with an optical resolution of as good as 50 nm. We show how optical antennas are fabricated into the apex of sharp tips and can be used in a near-field configuration.

Low-loss rib waveguides containing Si nanocrystals embedded in SiO2

We report on the study and modeling of the structural and optical properties of rib-loaded waveguides working in the 600-900-nm spectral range. A Si nanocrystal (Si-nc) rich SiO2 layer with nominal Si excess ranging from 10% to 20% was produced by quadrupole ion implantation of Si into thermal SiO2 formed on a silicon substrate. Si-ncs were precipitated by annealing at 1100°C, forming a 0.4-um-thick core layer in the waveguide. The Si content, the Si-nc density and size, the Si-nc emission, and the active layer effective refractive index were determined by dedicated experiments using x-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, energy-filtered transmission electron microscopy, photoluminescence and m-lines spectroscopy. Rib-loaded waveguides were fabricated by photolithographic and reactive ion etching processes, with patterned rib widths ranging from 1¿to¿8¿¿m. Light propagation in the waveguide was observed and losses of 11dB/cm at 633 and 780 nm were measured, modeled and interpreted.

Growth, optical characterization, and laser operation of a stoichiometric crystal KYb(WO4)(2)

We present our recent achievements in the growing and optical characterization of KYb(WO4)2 (hereafter KYbW) crystals and demonstrate laser operation in this stoichiometric material. Single crystals of KYbW with optimal crystalline quality have been grown by the top-seeded-solution growth slow-cooling method. The optical anisotropy of this monoclinic crystal has been characterized, locating the tensor of the optical indicatrix and measuring the dispersion of the principal values of the refractive indices as well as the thermo-optic coefficients. Sellmeier equations have been constructed valid in the visible and near-IR spectral range. Raman scattering has been used to determine the phonon energies of KYbW and a simple physical model is applied for classification of the lattice vibration modes. Spectroscopic studies (absorption and emission measurements at room and low temperature) have been carried out in the spectral region near 1 µm characteristic for the ytterbium transition. Energy positions of the Stark sublevels of the ground and the excited state manifolds have been determined and the vibronic substructure has been identified. The intrinsic lifetime of the upper laser level has been measured taking care to suppress the effect of reabsorption and the intrinsic quantum efficiency has been estimated. Lasing has been demonstrated near 1074 nm with 41% slope efficiency at room temperature using a 0.5 mm thin plate of KYbW. This laser material holds great promise for diode pumped high-power lasers, thin disk and waveguide designs as well as for ultrashort (ps/fs) pulse laser systems.

Electroluminiscence and optical amplification in silicon nanostructures: towards the integration of electronics and photonics

This line of research of my group intends to establish a Silicon technological platform in the field of photonics allowing the development of a wide set of applications. Particularly, what is still lacking in Silicon Photonics is an efficient and integrable light source such an LED or laser. Nanocrystals in silicon oxide or nitride matrices have been recently demonstrated as competitive materials for both active components (electrically and optically driven light emitters and optical amplifiers) and passive ones (waveguides and modulators). The final goal is the achievement of a complete integration of electronic and optical functions in the same CMOS chip. The first part of this paper will introduce the structural and optical properties of LEDs fabricated from silicon nanostructures. The second will treat the interaction of such nanocrystals with rare-earth elements (Er), which lead to an efficient hybrid system emitting in the third window of optical fibers. I will present the fabrication and assessment of optical waveguide amplifiers at 1.54 ¿m for which we have been able to demonstrate recently optical gain in waveguides made from sputtered silicon suboxide materials.

Statistical modeling of bowing control applied to violin sound synthesis

Excitation-continuous music instrument control patterns are often not explicitly represented in current sound synthesis techniques when applied to automatic performance. Both physical model-based and sample-based synthesis paradigmswould benefit from a flexible and accurate instrument control model, enabling the improvement of naturalness and realism. Wepresent a framework for modeling bowing control parameters inviolin performance. Nearly non-intrusive sensing techniques allow for accurate acquisition of relevant timbre-related bowing control parameter signals.We model the temporal contour of bow velocity, bow pressing force, and bow-bridge distance as sequences of short Bézier cubic curve segments. Considering different articulations, dynamics, and performance contexts, a number of note classes are defined. Contours of bowing parameters in a performance database are analyzed at note-level by following a predefined grammar that dictates characteristics of curve segment sequences for each of the classes in consideration. As a result, contour analysis of bowing parameters of each note yields an optimal representation vector that is sufficient for reconstructing original contours with significant fidelity. From the resulting representation vectors, we construct a statistical model based on Gaussian mixtures suitable for both the analysis and synthesis of bowing parameter contours. By using the estimated models, synthetic contours can be generated through a bow planning algorithm able to reproduce possible constraints caused by the finite length of the bow. Rendered contours are successfully used in two preliminary synthesis frameworks: digital waveguide-based bowed stringphysical modeling and sample-based spectral-domain synthesis.

Gesture sampling for instrumental sound synthesis: violin bowing as a case study

This paper presents a framework in which samples of bowing gesture parameters are retrieved and concatenated from a database of violin performances by attending to an annotated input score. Resulting bowing parameter signals are then used to synthesize sound by means of both a digital waveguide violin physical model, and an spectral-domainadditive synthesizer.

Poètiques del desig. Alteritat i escriptura a l’obra de Gabriel Ferrater, Maria-Mercè Marçal i Enric Casasses

[cat] La present investigació parteix de la urgència de revisar la poesia catalana contemporània des dels paràmetres de la teoria literària que abracen la representació del desig. Partint de l’estreta vinculació entre aquest marc teòric i les noves formulacions del subjecte líric postmodern, hem proposat l’estudi de tres grans poètiques que han marcat, cada una d’elles en el seu context socioliterari, un punt d’inflexió a la poesia catalana des d’aquest quadre teòric: Gabriel Ferrater, Maria-Mercè Marçal i Enric Casasses. Per aquest motiu, l’objectiu central de la tesi és demostrar, a través de la categoria del desig, com l’alteritat eroticoamorosa és un dels centres de representació i experimentació dels límits del subjecte poètic i quins efectes té en la construcció de la identitat textual i en el que hem anomenat matèria-emoció. La tesi no pretén ser un estudi comparatiu dels tres autors, sinó que, capturant les tres trajectòries en paral•lel, situa cada poètica en un punt de no retorn respecte al desig i la seva representació. Atès això, és, metafòricament, el signe desig, en els seus tres plans, el que unifica els tres paradigmes que hem sotmès a anàlisi: Gabriel Ferrater com a referent, Maria-Mercè Marçal en qualitat de significat i Enric Casasses, portador del significant. El primer capítol va més enllà de la ruptura moderna entre escriptura i exaltació d’una subjectivitat única i monolítica, per comprendre en què consisteix la dissolució del jo líric en tant que fonament de l’enunciació del subjecte en el vers. És una proposta metodològica que, prenent com a centre l’intent de construcció d’una teoria del poema basada en l’expansió del jo cap a l’Altre, analitza algunes de les variables retòriques i ontològiques que coparticipen en la formulació teòrica de subjecte líric incomplet o fragmentat en el moment d’enunciar-se. D’aquesta manera, amb una voluntat de teixir uns ítems teòrics per on circuli el concepte de jo líric versus l’Altre (poesia de l’alteritat, “llei de l’assentiment”, “apropiació” de l’enunciat o, sobretot, matèria-emoció), l’escriptura poètica es concep com un joc de forces entre la performativitat del subjecte líric i la recerca de la seva pròpia subjectivitat. Aquesta crisi del subjecte i la impossibilitat de restituir una relació unilateral respecte a l’Altre, cobren una especial rellevància quan el motor o força que activa la relació d’alteritat és el moviment que impulsa el jo fora de les seves pròpies estructures per atènyer l’altre/a (subjecte desitjat) o absorbir-lo: el desig. La segona part del primer capítol està destinada a definir les aproximacions teòriques sobre la representació del desig —encercades en un posicionament postestructuralista conjuminat amb la crítica literària feminista—, que ens permeten assentar les coordenades interpretatives per portar a terme l’estudi de la formalització de tres subjectes lírics que cerquen en l’escriptura el seu propi esdevenir com a subjectes desitjants. Així és que al llarg del segon capítol hem interrogat les tres poètiques resseguint els espais comuns erigits en la nostra proposta de marc interpretatiu. Per fer-ho, ens hem centrat en Les dones i els dies de Gabriel Ferrater, amb especial èmfasi a “Teoria dels cossos”. En el cas de Maria-Mercè Marçal, hem estudiat exhaustivament el primer poemari que inaugura l’escriptura del desig lèsbic, Terra de Mai, tot establint una contigüitat temàtica amb “Sang presa” (dins de La germana, l’estrangera). I, finalment, hem resseguit la poesia d’Enric Casasses d’una forma transversal, a partir de les obres més significatives entorn al subjecte de recerca, com ara La cosa aquella, “Alquímia d’amor” (dins de Començament dels començaments i ocasió de les ocasions), D’equivocar-se així, Calç i, sobretot, Do’m. Drama en tres actes. Primer de tot, hem definit les coordenades del subjecte desitjant en relació amb el subjecte del desig, la qual cosa ens ha exigit l’anàlisi de l’enunciació del jo líric, respectivament. La recerca de les directrius fundacionals de les subjectivitats líriques —actives des del moment en què sorgeix la demanda del desig (implícita o explícita)―, han fet palesa, progressivament, la problemàtica suficiència ontològica del subjecte que deriva, al seu torn, de l’encontre amb l’altre/a. Així hem arribat a mesurar la distància inexorable que separa el jo del tu, amb resultats ben diferents. Ferrater, que anihila sorprenentment el subjecte líric, ha estat el primer port d’una singladura que, en arribar a Marçal, ens ha permès conèixer la continuïtat del ser: el despertar del desig és l’origen de la individuació dels subjectes agents del plaer en detriment de la compleció identitària. I hem navegat, finalment, fins a Casasses, qui defensa al llarg de la seva obra una individuació com a centre ètic de l’acte amorós. En una segona part, hem estudiat la representació de l’altre/a en cada corpus poètic. En el cas de Ferrater, les dones no només activen l’alteritat eroticoamorosa concreta en cada poema, sinó que, des d’un punt de vista metapoètic, esdevenen constitutives de la subjectivitat lírica en la recerca de la identitat que té lloc al llarg de Les dones i els dies. Partint de la figura de “Teseu”, poema que emmiralla i significa el procés d’escriptura poètica, hem explorat la formalització del desig en funció de les diferents representacions de la dona en paral•lel amb les posicions enunciatives del jo líric. Al llarg d’aquest recorregut, la representació del cos del desig (la fragmentació, la carícia, la mirada, etc.) i l’espai on aquest cos s’esdevé (la cambra), han estat els dos epicentres mitjançant els quals hem conclòs que la dona es presenta com un cos resistent que guia el jo líric a negar, paradoxalment, el mateix desig. La impossibilitat de satisfer el desig es manifesta, així, amb una reformulada pèrdua dels límits del subjecte desitjant. En els versos marçalians el desig emergeix com un gran torrent que arrossega al jo líric a mesurar-se en la distància que la separa de l’altra. A partir de l’altra especular, les primeres sextines de Terra de mai obren un nou ordre del jo i del tu en el discurs amorós: l’equivalència física dels cossos amants/amats extrema la fusió tant física com amorosa que es convertirà en l’acció transformadora i afirmativa de la identitat. Amb això, Marçal desarticula la gestió fal•logocèntrica del desig i l’ubica com una categoria des de la qual emprèn la construcció d’una subjectivitat lírica femenina i lèsbica. En aquest sentit, mitjançant la presència nítida d’una exploració i reconstrucció del cos de dona albirat des del desig homoeròtic, la poeta desplega la renovació d’una simbologia eròtica que configura un cosmos corporal totalment nou: cossos d’aigua i sang. Marçal busca en els fluids corporals femenins (l’aigua, la sang menstrual, la sang del trau o, fins i tot, el vòmit), la transposició dels marges corporals als textuals, convertint el poema no en un paral•lel verbal de l’experiència del desig sinó en un paral•lel corporal. En un primer moment, la representació de l’altra és indissociable de les imatges especulars (aigua o mirall). Aquesta és la fase de continuïtat, de la compleció identitària a través de l’experiència de la jouissance, i està constituïda per tres eixos: la confusió dels límits entre el jo i la seva altra, la fusió de les dues subjectivitats i l’afirmació de la unicitat amb el verb “som”. A continuació, hem resseguit com aquest “ser u” es trenca a mesura que el jo poètic es va singularitzant. Aquest segon moment és on el desig irromp al llenguatge del plaer i es converteix en una passió altament destructiva. La dissimilació amb el tu i la nostàlgia de la “fal•laç utopia d’una fusió absoluta” bolquen el poema cap a un jo poètic mutilat, que cerca un cos absent i l’espai de plenitud d’un subjecte líric que es troba irreparablement ferit (“Sang presa”). La poesia de Casasses trava la representació de l’altre amorós en la modalitat dialògica dels versos (el parlar). El fenomen de l’enunciació poètica casassiana s’emmarca en unes estructures poemàtiques que invoquen, des de l’origen, el Tu, apel•lant, així, al problema estrictament postmodern de la unicitat del jo líric i de la identitat en el procés d’escriptura. Atès això, el poema es convertirà en un dir ofert a l’Altre com a demanda del llenguatge, motiu pel qual el desig emergeix com a motor de l’escriptura poètica. Abans d’endinsar-nos específicament a l’eclosió del Tu en tant que altre amorós, ha calgut esclarir les coordenades generals del Tu en majúscules per esbossar els trets fonamentals de la significació poètica. Així, doncs, hem analitzat com es despleguen els diferents tu en l’enunciació, ja sigui quan aquest refereix al lector o a la poesia (recursos metapoètics), quan correspon a l’amor/desig (governador del subjecte de l’escriptura) i, finalment, quan el tu condensa l’altre amorós (amor particular). En aquest darrer cas, hem proposat una possible escala de transcendència del tu respecte al jo líric: d’un tu amorós totalitzador (la lluna) fins al subjecte del desig, la dona. Paral•lelament, la representació de l’amada és indissociable del concepte d’emoció lírica creada a través de la modelització del dir del jo poètic. Per aquest fet, hem classificat la irrupció del subjecte desitjat en diferents graus de referencialitat: el “tu” present, el “tu” absent i el “tu” de destinació. En un tercer apartat, hem intentat respondre a una de les grans problemàtiques que giren entorn a les escriptures del desig: és possible la seva representació? Ferrater ens enfronta davant de l’indicible. La poètica ferrateriana se situa en un distanciament deliberat de les emocions, la qual cosa circumscriu l’expressió del desig en el marc d’allò incomunicable de l’experiència. Consegüentment, hem abordat la formalització del desig a través del concepte d’imaginació tot analitzant com el poeta aconsegueix elevar l’energia emotiva del llenguatge a partir de les relacions entre la paraula i els seus absents, i com això ens permet parlar del poema en tant que matèria-emoció. Així mateix, hem conclòs que Ferrater captura l’indicible en el text jugant amb els límits representatius del llenguatge. Per abordar les escriptures del desig marçaliana i casassiana hem recorregut als plecs de la matèria-emoció encarats a l’écart: la fractura de l’epidermis del poema causada per l’erupció de la vida corporal, pulsional i afectiva del subjecte de l’escriptura. El ritme pulsional del desig (escena d’escriptura i escena amorosa) i la veu (poiesis) es converteixen en els fonaments de la construcció d’unes subjectivitats líriques que s’inscriuen en una posició femenina, allà on el cos amb estat d’apetència cerca la continuïtat en l’escriptura. Concretament, hem resseguit la formalització de l’absència de l’altra en els versos de Marçal, la qual recorre a figuracions com l’espera, el buit, la desfeta del mirall, l’assassinat dels cossos en plenitud, entre altres imatges que activen el salt de l’eros al thanatos; així com, també, les estructures interrogatives que signifiquen la impossibilitat d’experimentar el desig del desig de l’altra. Respecte a l’obra de Casasses, el poeta troba en la forma dramàtica el mitjà idoni per experimentar les possibilitats de la representació del desig: Do’m. Mitjançant una exegesi detallada del drama, hem pogut concloure que, tal com postula Barthes, l’única construcció textual possible d’allò amorós es troba en formular el que té d’intractable, i això només es pot representar a partir de l’acció mateixa. Talment, Casasses porta a l’extrem la modalitat dialògica pròpia de la seva poesia per escenificar l’encontre amorós i la construcció in progress del subjecte desitjant a través del dir-se l’amor. Finalment, la investigació intenta oferir una resposta al voltant de la conjunció desig, subjectivitat lírica i identitat. Aquestes tres coordenades ens permeten elevar les diferents representacions del desig a l’alçada de les millors poètiques contemporànies. L’ètica i l’estètica ferrateriana es congreguen en l’espai de l’erotisme moral. Ferrater concep el vers com un mètode fenomenològic a través del qual inscriu una actitud poètica que no es pot pensar sense la formalització del subjecte desitjant. Atès això, amb Les dones i els dies s’inaugura la categoria del desig en relació amb els límits d’expressió del subjecte líric. Marçal obre les portes a l’espai literari femení i lèsbic amb una escriptura poètica creadora de nous àmbits per a l’expressió del desig. La cerca d’un nou ordre simbòlic en el llenguatge poètic està estretament vinculada amb la construcció d’una subjectivitat tant política com poètica, un dels trets principals de la qual és la reivindicació i afirmació del plaer sexual femení. D’aquesta manera, el desig a l’obra de la poeta és portador d’una actitud i praxi política que troba la seva màxima expressió en la conquesta d’una llengua abolida. Per acabar, Casasses invoca l’espai de la paraula viva per articular l’acompliment de la funció poètica. A través de la poesia recitada, ja sigui des d’un punt de vista teòric com en la seva performance escènica, construeix una nova i fundacional experiència poètica que troba el seu paral•lel amb l’experiència amorosa. En aquest nou espai de circulació de la paraula poètica hi situa una subjectivitat lírica fundada en el moviment ètic cap a l’altre encarnat en el cos, la veu i el ritme.