Amplification schemes and multi-channel DBP for unrepeatered transmission

The performance of unrepeatered transmission of a seven Nyquist-spaced 10 GBd PDM-16QAM superchannel using full signal band coherent detection and multi-channel digital back propagation (MC-DBP) to mitigate nonlinear effects is analysed. For the first time in unrepeatered transmission, the performance of two amplification systems is investigated and directly compared in terms of achievable information rates (AIRs): 1) erbium-doped fibre amplifier (EDFA) and 2) second-order bidirectional Raman pumped amplification. The experiment is performed over different span lengths, demonstrating that, for an AIR of 6.8 bit/s/Hz, the Raman system enables an increase of 93 km (36 %) in span length. Further, at these distances, MC-DBP gives an improvement in AIR of 1 bit/s/Hz (to 7.8 bit/s/Hz) for both amplification schemes. The theoretical AIR gains for Raman and MC-DBP are shown to be preserved when considering low-density parity-check codes. Additionally, MC-DBP algorithms for both amplification schemes are compared in terms of performance and computational complexity. It is shown that to achieve the maximum MC-DBP gain, the Raman system requires approximately four times the computational complexity due to the distributed impact of fibre nonlinearity.

DC power line communication based on power/signal dual modulation in phase shift full bridge converters

For intelligent DC distributed power systems, data communication plays a vital role in system control and device monitoring. To achieve communication in a cost effective way, power/signal dual modulation (PSDM), a method that integrates data transmission with power conversion, can be utilized. In this paper, an improved PSDM method using phase shift full bridge (PSFB) converter is proposed. This method introduces a phase control based freedom in the conventional PSFB control loop to realize communication using the same power conversion circuit. In this way, decoupled data modulation and power conversion are realized without extra wiring and coupling units, and thus the system structure is simplified. More importantly, the signal intensity can be regulated by the proposed perturbation depth, and so this method can adapt to different operating conditions. Application of the proposed method to a DC distributed power system composed of several PSFB converters is discussed. A 2kW prototype system with an embedded 5kbps communication link has been implemented, and the effectiveness of the method is verified by experimental results.

Optical communication based on the periodic nonlinear Fourier transform signal processing

In this work we introduce the periodic nonlinear Fourier transform (PNFT) and propose a proof-of-concept communication system based on it by using a simple waveform with known nonlinear spectrum (NS). We study the performance (addressing the bit-error-rate (BER), as a function of the propagation distance) of the transmission system based on the use of the PNFT processing method and show the benefits of the latter approach. By analysing our simulation results for the system with lumped amplification, we demonstrate the decent potential of the new processing method.

RIN mitigation in second-order pumped Raman fibre laser based amplification

We experimentally investigate three Raman fibre laser based amplification techniques with second-order bidirectional pumping. Relatively intensity noise (RIN) being transferred to the signal can be significantly suppressed by reducing first-order reflection near the input end. © 2015 OSA.

RIN transfer in 2nd-order distributed amplification with ultralong fiber lasers

We investigate numerically the effect of ultralong Raman laser fiber amplifier design parameters, such as span length, pumping distribution and grating reflectivity, on the RIN transfer from the pump to the transmitted signal. Comparison is provided to the performance of traditional second-order Raman amplified schemes, showing a relative performance penalty for ultralong laser systems that gets smaller as span length increases. We show that careful choice of system parameters can be used to partially offset such penalty. © 2010 Optical Society of America.

Raman fibre laser based amplification in coherent transmission systems

The thesis presents a detailed study of different Raman fibre laser (RFL) based amplification techniques and their applications in long-haul/unrepeatered coherent transmission systems. RFL based amplifications techniques were characterised from different aspects, including signal/noise power distributions, relative intensity noise (RIN), mode structures of induced Raman fibre lasers, and so on. It was found for the first time that RFL based amplification techniques could be divided into three categories in terms of the fibre laser regime, which were Fabry-Perot fibre laser with two FBGs, weak Fabry-Perot fibre laser with one FBG and very low reflection near the input, and random distributed feedback (DFB) fibre laser with one FBG. It was also found that lowering the reflection near the input could mitigate the RIN of the signal significantly, thanks to the reduced efficiency of the Stokes shift from the FW-propagated pump. In order to evaluate the transmission performance, different RFL based amplifiers were evaluated and optimised in long-haul coherent transmission systems. The results showed that Fabry-Perot fibre laser based amplifier with two FBGs gave >4.15 dB Q factor penalty using symmetrical bidirectional pumping, as the RIN of the signal was increased significantly. However, random distributed feedback fibre laser based amplifier with one FBG could mitigate the RIN of the signal, which enabled the use of bidirectional second order pumping and consequently give the best transmission performance up to 7915 km. Furthermore, using random DFB fibre laser based amplifier was proved to be effective to combat the nonlinear impairment, and the maximum reach was enhanced by >28% in mid-link single/dual band optical phase conjugator (OPC) transmission systems. In addition, unrepeatered transmission over >350 km fibre length using RFL based amplification technique were presented experimentally using DP-QPSK and DP-16QAM transmitter.

Coévolution des populations québécoises de cutérèbres (Cuterebra grisea et Cuterebra fontinella) et de souris du genre Peromyscus : la souris sylvestre (P. maniculatus) et la souris à pattes blanches (P. leucopus)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation du rôle de la voie Jak/STAT dans la réponse mitogénique des récepteurs couplés aux protéines G

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Relative intensity noise transfer in higher-order distributed amplification through ultra-long fiber cavities

Among the different possible amplification solutions offered by Raman scattering in optical fibers, ultra-long Raman lasers are particularly promising as they can provide quasi-losless second order amplification with reduced complexity, displaying excellent potential in the design of low-noise long-distance communication systems. Still, some of their advantages can be partially offset by the transfer of relative intensity noise from the pump sources and cavity-generated Stokes to the transmitted signal. In this paper we study the effect of ultra-long cavity design (length, pumping, grating reflectivity) on the transfer of RIN to the signal, demonstrating how the impact of noise can be greatly reduced by carefully choosing appropriate cavity parameters depending on the intended application of the system. © 2010 Copyright SPIE - The International Society for Optical Engineering.

Exploitation du potentiel sismique des étoiles naines blanches

Le but de cette thèse est d’explorer le potentiel sismique des étoiles naines blanches pulsantes, et en particulier celles à atmosphères riches en hydrogène, les étoiles ZZ Ceti. La technique d’astérosismologie exploite l’information contenue dans les modes normaux de vibration qui peuvent être excités lors de phases particulières de l’évolution d’une étoile. Ces modes modulent le flux émergent de l’étoile pulsante et se manifestent principalement en termes de variations lumineuses multi-périodiques. L’astérosismologie consiste donc à examiner la luminosité d’étoiles pulsantes en fonction du temps, afin d’en extraire les périodes, les amplitudes apparentes, ainsi que les phases relatives des modes de pulsation détectés, en utilisant des méthodes standards de traitement de signal, telles que des techniques de Fourier. L’étape suivante consiste à comparer les périodes de pulsation observées avec des périodes générées par un modèle stellaire en cherchant l’accord optimal avec un modèle physique reconstituant le plus fidèlement possible l’étoile pulsante. Afin d’assurer une recherche optimale dans l’espace des paramètres, il est nécessaire d’avoir de bons modèles physiques, un algorithme d’optimisation de comparaison de périodes efficace, et une puissance de calcul considérable. Les périodes des modes de pulsation de modèles stellaires de naines blanches peuvent être généralement calculées de manière précise et fiable sur la base de la théorie linéaire des pulsations stellaires dans sa version adiabatique. Afin de définir dans son ensemble un modèle statique de naine blanche propre à l’analyse astérosismologique, il est nécessaire de spécifier la gravité de surface, la température effective, ainsi que différents paramètres décrivant la disposition en couche de l’enveloppe. En utilisant parallèlement les informations obtenues de manière indépendante (température effective et gravité de surface) par la méthode spectroscopique, il devient possible de vérifier la validité de la solution obtenue et de restreindre de manière remarquable l’espace des paramètres. L’exercice astérosismologique, s’il est réussi, mène donc à la détermination précise des paramètres de la structure globale de l’étoile pulsante et fournit de l’information unique sur sa structure interne et l’état de sa phase évolutive. On présente dans cette thèse l’analyse complète réussie, de l’extraction des fréquences à la solution sismique, de quatre étoiles naines blanches pulsantes. Il a été possible de déterminer les paramètres structuraux de ces étoiles et de les comparer remarquablement à toutes les contraintes indépendantes disponibles dans la littérature, mais aussi d’inférer sur la dynamique interne et de reconstruire le profil de rotation interne. Dans un premier temps, on analyse le duo d’étoiles ZZ Ceti, GD 165 et Ross 548, afin de comprendre les différences entre leurs propriétés de pulsation, malgré le fait qu’elles soient des étoiles similaires en tout point, spectroscopiquement parlant. L’analyse sismique révèle des structures internes différentes, et dévoile la sensibilité de certains modes de pulsation à la composition interne du noyau de l’étoile. Afin de palier à cette sensibilité, nouvellement découverte, et de rivaliser avec les données de qualité exceptionnelle que nous fournissent les missions spatiales Kepler et Kepler2, on développe une nouvelle paramétrisation des profils chimiques dans le coeur, et on valide la robustesse de notre technique et de nos modèles par de nombreux tests. Avec en main la nouvelle paramétrisation du noyau, on décroche enfin le ”Saint Graal” de l’astérosismologie, en étant capable de reproduire pour la première fois les périodes observées à la précision des observations, dans le cas de l’étude sismique des étoiles KIC 08626021 et de GD 1212.

Coévolution des populations québécoises de cutérèbres (Cuterebra grisea et Cuterebra fontinella) et de souris du genre Peromyscus : la souris sylvestre (P. maniculatus) et la souris à pattes blanches (P. leucopus)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation du rôle de la voie Jak/STAT dans la réponse mitogénique des récepteurs couplés aux protéines G

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Direct Field Measurement of the Dynamic Amplification in a Bridge

In this paper, the level of dynamics, as described by the Assessment Dynamic Ratio (ADR), is measured directly through a field test on a bridge in the United Kingdom. The bridge was instrumented using fiber optic strain sensors and piezo-polymer weigh-in-motion sensors were installed in the pavement on the approach road. Field measurements of static and static-plus-dynamic strains were taken over 45 days. The results show that, while dynamic amplification is large for many loading events, these tend not to be the critical events. ADR, the allowance that should be made for dynamics in an assessment of safety, is small.

Étude du partage attentionnel : Analogie entre la production temporelle avec interruption et la double tâche

L’estimation temporelle de l’ordre des secondes à quelques minutes requiert des ressources attentionnelles pour l’accumulation d’information temporelle pendant l’intervalle à estimer (Brown, 2006; Buhusi & Meck, 2009; Zakay & Block, 2004). Ceci est démontré dans le paradigme de double tâche, où l’exécution d’une tâche concurrente pendant l’estimation d’un intervalle mène à un effet d’interférence, soit une distorsion de la durée perçue se traduisant par des productions temporelles plus longues et plus variables que si l’estimation de l’intervalle était effectuée seule (voir Brown, 1997; 2010). Un effet d’interférence est également observé lorsqu’une interruption est attendue pendant l’intervalle à estimer, l’allongement étant proportionnel à la durée d’attente de l’interruption (Fortin & Massé, 2000). Cet effet a mené à l’hypothèse que la production avec interruption serait sous-tendue par un mécanisme de partage attentionnel similaire à la double tâche (Fortin, 2003). Afin d’étudier cette hypothèse, deux études empiriques ont été effectuées dans des contextes expérimentaux associés respectivement à une augmentation et à une diminution de l’effet d’interférence, soit le vieillissement (Chapitre II) et l’entraînement cognitif (Chapitre III). Dans le Chapitre II, la tâche de production avec interruption est étudiée chez des participants jeunes et âgés à l’aide de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (SPIRf). Les résultats montrent que l’attente de l’interruption est associée à des coûts comportementaux et fonctionnels similaires à la double tâche. Au niveau comportemental, un allongement des productions proportionnel à la durée d’attente de l’interruption est observé chez l’ensemble des participants, mais cet effet est plus prononcé chez les participants âgés que chez les jeunes. Ce résultat est compatible avec les observations réalisées dans le paradigme de double tâche (voir Verhaegen, 2011 pour une revue). Au niveau fonctionnel, la production avec et sans interruption est associée à l’activation du cortex préfrontal droit et des régions préfrontales dorsolatérales connues pour leur rôle au niveau de l’estimation temporelle explicite (production d’intervalle) et implicite (processus préparatoires). En outre, l’attente de l’interruption est associée à l’augmentation de l’activation corticale préfrontale dans les deux hémisphères chez l’ensemble des participants, incluant le cortex ventrolatéral préfrontal associé au contrôle attentionnel dans la double tâche. Finalement, les résultats montrent que les participants âgés se caractérisent par une activation corticale bilatérale lors de la production sans et avec interruption. Dans le cadre des théories du vieillissement cognitif (Park & Reuter-Lorenz, 2009), cela suggère que l’âge est associé à un recrutement inefficace des ressources attentionnelles pour la production d’intervalle, ceci nuisant au recrutement de ressources additionnelles pour faire face aux demandes liées à l’attente de l’interruption. Dans le Chapitre III, la tâche de production avec interruption est étudiée en comparant la performance de participants assignés à l’une ou l’autre de deux conditions d’exécution extensive (cinq sessions successives) de double tâche ou de production avec interruption. Des sessions pré et post-test sont aussi effectuées afin de tester le transfert entre les conditions. Les résultats montrent un effet d’interférence et de durée d’interférence tant en production avec double tâche qu’en production avec interruption. Ces effets sont toutefois plus prononcés lors de la production avec interruption et tendent à augmenter au fil des sessions, ce qui n’est pas observé en double tâche. Cela peut être expliqué par l’influence des processus préparatoires pendant la période pré-interruption et pendant l’interruption. Finalement, les résultats ne mettent pas en évidence d’effets de transfert substantiels entre les conditions puisque les effets de la pratique concernent principalement la préparation temporelle, un processus spécifique à la production avec interruption. Par la convergence que permet l’utilisation d’un même paradigme avec des méthodologies distinctes, ces travaux approfondissent la connaissance des mécanismes attentionnels associés à l’estimation temporelle et plus spécifiquement à la production avec interruption. Les résultats supportent l’hypothèse d’un partage attentionnel induit par l’attente de l’interruption. Les ressources seraient partagées entre les processus d’estimation temporelle explicite et implicite, une distinction importante récemment mise de l’avant dans la recherche sur l’estimation du temps (Coull, Davranche, Nazarian & Vidal, 2013). L’implication de processus dépendant des ressources attentionnelles communes pour le traitement de l’information temporelle peut rendre compte de l’effet d’interférence robuste et systématique observé dans la tâche de production avec interruption.

Nucleic Acid Diagnostics using Isotachophoresis and Isothermal Amplification

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08