Lagrangian description of nonlinear dust-ion acoustic waves in dusty plasmas

An analytical model is presented for the description of nonlinear dust-ion-acoustic waves propagating in an unmagnetized, collisionless, three component plasma composed of electrons, ions and inertial dust grains. The formulation relies on a Lagrangian approach of the plasma fluid model. The modulational stability of the wave amplitude is investigated. Different types of localized envelope electrostatic excitations are shown to exist.

Nonlinear Lagrangian theory of envelope electrostatic plasma waves in a two-electron-temperature plasma

An analytical model based on Lagrangian variables is presented for the description of ion-acoustic waves propagating in an unmagnetized, collisionless, three-component plasma composed of inertial positive ions and two thermalized electron populations, characterized by different temperatures. The wave's amplitude is shown to be modulationally unstable. Different types of localized envelope electrostatic excitations are shown to exist, and their forms are analytically and numerically investigated in terms of the plasma dispersion and nonlinearity laws. These results are in qualitative agreement with satellite observations in the magnetosphere. (C) 2004 American Institute of Physics.

Enhanced Laser-Driven Ion Acceleration in the Relativistic Transparency Regime

We report on the acceleration of ion beams from ultrathin diamondlike carbon foils of thickness 50, 30, and 10 nm irradiated by ultrahigh contrast laser pulses at intensities of similar to 7 X 10(19) W/cm(2). An unprecedented maximum energy of 185 MeV (15 MeV/u) for fully ionized carbon atoms is observed at the optimum thickness of 30 nm. The enhanced acceleration is attributed to self-induced transparency, leading to strong volumetric heating of the classically overdense electron population in the bulk of the target. Our experimental results are supported by both particle-in-cell (PIC) simulations and an analytical model.

On the investigation of fast electron beam filamentation in laser-irradiated solid targets using multi-MeV proton emission

The transverse filamentation of beams of fast electrons transported in solid targets irradiated by ultraintense (5 x 10(20) W cm(-2)), picosecond laser pulses is investigated experimentally. Filamentation is diagnosed by measuring the uniformity of a beam of multi-MeV protons accelerated by the sheath field formed by the arrival of the fast electrons at the rear of the target, and is investigated for metallic and insulator targets ranging in thickness from 50 to 1200 mu m. By developing an analytical model, the effects of lateral expansion of electron beam filaments in the sheath during the proton acceleration process is shown to account for measured increases in proton beam nonuniformity with target thickness for the insulating targets.

Absorbing new knowledge in small and medium-sized enterprises: A multiple case analysis of Six Sigma

The primary aim of this article is to critically analyse the development of Six Sigma theory and practice within small and medium-sized enterprises (SMEs) using a multiple case study approach. The article also explores the subsequent development of Lean Six Sigma as a means of addressing the perceived limitations of the efficacy of Six Sigma in this context. The overarching theoretical framework is that of absorptive capacity, where Six Sigma is conceptualized as new knowledge to be absorbed by smaller firms. The findings from a multiple case study involving repeat interviews and focus groups informed the development of an analytical model demonstrating the dynamic underlying routines for the absorptive capacity process and the development of a number of summative propositions relating the characteristics of SMEs to Six Sigma and Lean Six Sigma implementation.

Polar distribution of ablated atomic material during the pulsed laser deposition of Cu in vacuum: Dependence on focused laser spot size and power density

Experiments have been carried out to investigate the polar distribution of atomic material ablated during the pulsed laser deposition of Cu in vacuum. Data were obtained as functions of focused laser spot size and power density. Thin films were deposited onto flat glass substrates and thickness profiles were transformed into polar atomic flux distributions of the form f(theta)=cos(n) theta. At constant focused laser power density on target, I=4.7+/-0.3X10(8) W/cm(2), polar distributions were found to broaden with a reduction in the focused laser spot size. The polar distribution exponent n varied from 15+/-2 to 7+/-1 for focused laser spot diameter variation from 2.5 to 1.4 mm, respectively, with the laser beam exhibiting a circular aspect on target. With the focused laser spot size held constant at phi=1.8 mm, polar distributions were observed to broaden with a reduction in the focused laser power density on target, with the associated polar distribution exponent n varying from 13+/-1.5 to 8+/-1 for focused laser power density variation from 8.3+/-0.3X10(8) to 2.2+/-0.1X10(8) W/cm(2) respectively. Data were compared with an analytical model available within the literature, which correctly predicts broadening of the polar distribution with a reduction in focused laser spot size and with a reduction in focused laser power density, although the experimentally observed magnitude was greater than that predicted in both cases. (C) 1996 American Institute of Physics.

Temporal characterization of attosecond pulses emitted from solid-density plasmas

The generation of high harmonics from solid-density plasmas promises the production of attosecond (as) pulses orders of magnitude brighter than those from conventional rare gas sources. However, while spatial and spectral emission of surface harmonics has been characterized in detail in many experiments proof that the harmonic emission is indeed phase locked and thus bunched in as-pulses has only been delivered recently (Nomura et al 2009 Nat. Phys. 5 124-8). In this paper, we discuss the experimental setup of our extreme ultraviolet (XUV) autocorrelation (AC) device in detail and show the first two-photon ionization and subsequent AC experiment using solid target harmonics. In addition, we describe a simple analytical model to estimate the chirp between the individual generated harmonics in the sub- and mildly relativistic regime and validate it using particle-in-cell (PIC) simulations. Finally, we propose several methods applicable to surface harmonics to extend the temporal pulse characterization to higher photon energies and for the reconstruction of the spectral phase between the individual harmonics. The experiments described in this paper prove unambiguously that harmonic emission from solid-density plasmas indeed occurs as a train of sub- femtosecond pulses and thus fulfills the most important property for a next-generation as-pulse source of unprecedented brightness.

Highly accurate and efficient evaluation of randomising set index functions

Randomising set index functions can reduce the number of conflict misses in data caches by spreading the cache blocks uniformly over all sets. Typically, the randomisation functions compute the exclusive ors of several address bits. Not all randomising set index functions perform equally well, which calls for the evaluation of many set index functions. This paper discusses and improves a technique that tackles this problem by predicting the miss rate incurred by a randomisation function, based on profiling information. A new way of looking at randomisation functions is used, namely the null space of the randomisation function. The members of the null space describe pairs of cache blocks that are mapped to the same set. This paper presents an analytical model of the error made by the technique and uses this to propose several optimisations to the technique. The technique is then applied to generate a conflict-free randomisation function for the SPEC benchmarks. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Locally Unwanted Sea Use: The Case of Syrian Chemical weapons disposal in the Mediterranean

This paper discusses the opposition to the disposal of Syrian chemical weapons in the Mediterranean Sea. Following insights from Green criminology and recent calls in that discipline for the inclusion of new social movements and resistance, it discusses in detail how the issue was framed in terms of environmental and ecological justice by different protest actors. This process is aided by an analytical model that brings together the sociology of protest and social movements, insights from reflexive modernisation and the study of southern European civil societies. Methodologically, the focus is on mobilisations that took place in Greece in general and the island of Crete in particular. Data have been harvested through the examination of online sources, such as newspapers, blogs and dedicated social networks. The analysis of the findings suggests that these mobilisations were initially stimulated by real concern, but subsequently these were only carried through by certain movement entrepreneurs who didn’t hesitate to pepper these concerns with false claims and/or linkages to an already active anti-imperialist discourse.

Control of harmonic generation from relativistic mirrors

We demonstrate for the first time that fine varying of the density gradient of a plasma mirror along with laser spatial phase on target allows total control over the harmonic generation mechanisms and harmonic spatial properties. An analytical model is also proposed. © OSA 2013.

Artificial Neural Network for Compositional Ionic Liquid Viscosity Prediction

Being a new generation of green solvents and high-tech reaction media of the future, ionic liquids have increasingly attracted much attention. Of particular interest in this context are room temperature ionic liquids (in short as ILs in this paper). Due to the relatively high viscosity, ILs is expected to be used in the form of solvent diluted mixture with reduced viscosity in industrial application, where predicting the viscosity of IL mixture has been an important research issue. Different IL mixture and many modelling approaches have been investigated. The objective of this study is to provide an alternative model approach using soft computing technique, i.e., artificial neural network (ANN) model, to predict the compositional viscosity of binary mixtures of ILs [C _n-mim][NTf ₂] with n=4, 6, 8, 10 in methanol and ethanol over the entire range of molar fraction at a broad range of temperatures from T=293.0-328.0K. The results show that the proposed ANN model provides alternative way to predict compositional viscosity successfully with highly improved accuracy and also show its potential to be extensively utilized to predict compositional viscosity taking account of IL alkyl chain length, as well as temperature and compositions simultaneously, i.e., more complex intermolecular interactions between components in which it would be hard or impossible to establish the analytical model. This illustrates the potential application of ANN in the case that the physical and thermodynamic properties are highly non-linear or too complex. © 2012 Copyright the authors.

Passive Intermodulation of Analog and Digital Signals on Transmission Lines with Distributed Nonlinearities: Modelling and Characterization

Passive intermodulation (PIM) often limits the performance of communication systems with analog and digitally-modulated signals and especially of systems supporting multiple carriers. Since the origins of the apparently multiple physical sources of nonlinearity causing PIM are not fully understood, the behavioral models are frequently used to describe the process of PIM generation. In this paper a polynomial model of memoryless nonlinearity is deduced from PIM measurements of a microstrip line with distributed nonlinearity with two-tone CW signals. The analytical model of nonlinearity is incorporated in Keysight Technology’s ADS simulator to evaluate the metrics of signal fidelity in the receive band for analog and digitally-modulated signals. PIM-induced distortion and cross-band interference with modulated signals are compared to those with two-tone CW signals. It is shown that conventional metrics can be applied to quantify the effect of distributed nonlinearities on signal fidelity. It is found that the two-tone CW test provides a worst-case estimate of cross-band interference for two-carrier modulated signals whereas with a three-carrier signal PIM interference in the receive band is noticeably overestimated. The simulated constellation diagrams for QPSK signals demonstrate that PIM interference exhibits the distinctive signatures of correlated distortion and this indicates that there are opportunities for mitigating PIM interference and that PIM interference cannot be treated as noise. One of the interesting results is that PIM distortion on a transmission line results in asymmetrical regrowth of output PIM interference for modulated signals.

Optical processing devices and techniques for next generation optical networks

Este trabalho surge do interesse em substituir os nós de rede óptica baseados maioritariamente em electrónica por nós de rede baseados em tecnologia óptica. Espera-se que a tecnologia óptica permita maiores débitos binários na rede, maior transparência e maior eficiência através de novos paradigmas de comutação. Segundo esta visão, utilizou-se o MZI-SOA, um dispositivo semicondutor integrado hibridamente, para realizar funcionalidades de processamento óptico de sinal necessárias em nós de redes ópticas de nova geração. Nas novas redes ópticas são utilizados formatos de modulação avançados, com gestão da fase, pelo que foi estudado experimentalmente e por simulação o impacto da utilização destes formatos no desempenho do MZI-SOA na conversão de comprimento de onda e formato, em várias condições de operação. Foram derivadas regras de utilização para funcionamento óptimo. Foi também estudado o impacto da forma dos pulsos do sinal no desempenho do dispositivo. De seguida, o MZI-SOA foi utilizado para realizar funcionalidades temporais ao nível do bit e do pacote. Foi investigada a operação de um conversor de multiplexagem por divisão no comprimento de onda para multiplexagem por divisão temporal óptica, experimentalmente e por simulação, e de um compressor e descompressor de pacotes, por simulação. Para este último, foi investigada a operação com o MZI-SOA baseado em amplificadores ópticos de semicondutor com geometria de poço quântico e ponto quântico. Foi também realizado experimentalmente um ermutador de intervalos temporais que explora o MZI-SOA como conversor de comprimento de onda e usa um banco de linhas de atraso ópticas para introduzir no sinal um atraso seleccionável. Por fim, foi estudado analiticamente, experimentalmente e por simulação o impacto de diafonia em redes ópticas em diversas situações. Extendeu-se um modelo analítico de cálculo de desempenho para contemplar sinais distorcidos e afectados por diafonia. Estudou-se o caso de sinais muito filtrados e afectados por diafonia e mostrou-se que, para determinar correctamente as penalidades que ocorrem, ambos os efeitos devem ser considerados simultaneamente e não em separado. Foi estudada a escalabilidade limitada por diafonia de um comutador de intervalos temporais baseado em MZI-SOA a operar como comutador espacial. Mostrou-se também que sinais afectados fortemente por não-linearidades podem causar penalidades de diafonia mais elevadas do que sinais não afectados por não-linearidades. Neste trabalho foi demonstrado que o MZI-SOA permite construir vários e pertinentes circuitos ópticos, funcionando como bloco fundamental de construção, tendo sido o seu desempenho analisado, desde o nível de componente até ao nível de sistema. Tendo em conta as vantagens e desvantagens do MZI-SOA e os desenvolvimentos recentes de outras tecnologias, foram sugeridos tópicos de investigação com o intuito de evoluir para as redes ópticas de nova geração.

Definição de uma política de água sustentável em Portugal: proposta de modelo financeiro

O presente trabalho aborda de que forma a Análise Económica pode contribuir para a definição de uma Política Pública da Água sustentável para Portugal. Analisam-se, inicialmente, as particularidades do recurso e o seu enquadramento legislativo, institucional, bem como as respectivas implicações no processo de gestão da água. Esta análise conduz à definição daquilo a que se chamará ―Novo Modelo de Gestão da Água‖. Tendo por enquadramento a Directiva-Quadro da Água (DQA) — Directiva 2000/60/CE de 23 de Outubro de 2000, publicada no Jornal Oficial das Comunidades Europeias, em 22 de Dezembro do mesmo ano — é ilustrada a aplicação dos conceitos e a abordagem desenvolvida na definição de uma estratégia política de actuação para Portugal, de modo a assegurar o seu cumprimento de forma eficaz, eficiente e sustentável. São discutidos os aspectos económicos e a justificação teórica para a intervenção nos mercados, nomeadamente através do desenvolvimento de sistemas de tarifas. As formas de financiamento do sector, à luz do princípio da recuperação de custos, são analisados propondo-se a chamada visão dos 4T. Dado o contexto de análise do sector da água, enquanto política pública, são referenciados os vários de tipos de regulação e as várias reformas propostas pelos principais investigadores e organizações internacionais. Neste contexto de análise é abordada a governação (governance) e os seus atributos. São enunciados os principais entraves a uma governação eficiente. As várias formas de participação do capital privado, bem como a descrição de algumas das suas potencialidades são postas em evidência. A partir de um modelo analítico procede-se ao estudo dos efeitos do uso de vários instrumentos económicos, nomeadamente a nível do bem-estar. Analisa-se o modelo institucional português, nas suas vertentes, legislativa e institucional. O estado dos recursos hídricos e dos serviços de água em Portugal é avaliado a partir de dados oficiais. Com base na identificação das restrições do actual modelo institucional, é proposto um novo modelo que responda de forma flexível e atempada às solicitações postas pela Directiva. Propõe se a criação de uma instituição financeira — o ―Banco da Água‖ — que, em condições de mercado, possa financiar os investimentos estruturais necessários à melhoria da qualidade dos recursos hídricos, bem como dos serviços associados à água. Pretende demonstrar-se que, face às restrições orçamentais, à esperada conclusão do Quadro de Referência Estratégico Nacional (QREN) e às limitações dos chamados project finance esta solução será necessária para o sucesso da Política Pública da Água. A criação de condições para um maior papel da iniciativa privada, uma legislação protectora do consumidor, a aplicação de instrumentos de política da água — nomeadamente sistemas de tarifas e a criação de um Fundo de Equilíbrio Tarifário —, e o uso da metodologia Oikomatrix, nas políticas sectoriais, são outras das sugestões que completam as propostas avançadas tendentes a que o Sector da Água mimize algumas das ineficiências detectadas e almeje à desejável sustentabilidade.

Estudo da degradação de fibras óticas sob o efeito de potências elevadas

Os sistemas de comunicações óticas têm evoluído rapidamente e, como consequência, a potência dos sinais óticos propagados na fibra tem vindo a aumentar. A propagação de sinais de elevada potência pode resultar na degradação e/ou destruição da fibra ótica. O presente trabalho tem como objetivo o estudo do impacto da propagação de sinais óticos com elevadas potências na degradação e redução do tempo de vida útil das fibras óticas. Estudou-se este tipo de degradação das fibras óticas a dois níveis: degradação do revestimento de fibras sujeitas a curvaturas apertadas e ignição e propagação do efeito rastilho que leva a destruição da fibra ótica. Para a concretização deste estudo, caracterizou-se experimentalmente o aumento de temperatura no revestimento de fibras óticas sujeitas a curvaturas de diâmetro reduzido e na presença de sinais com elevada potência. Tendo-se desenvolvido um modelo analítico para descrever o aquecimento do revestimento da fibra. No âmbito do efeito rastilho em fibra ótica, estudou-se experimentalmente, em diversos tipos de fibra, as principais propriedades deste fenómeno, nomeadamente, a potência ótica de limiar necessária para a sua ignição e propagação, a velocidade de propagação e as características da cadeia de bolhas formada no núcleo da fibra ótica durante a propagação deste efeito. Desenvolveu-se, ainda, um modelo teórico para simular a propagação do efeito rastilho, tendo sido validado e complementado através de resultados experimentais. Por fim, desenvolveram-se e implementaram-se técnicas para detetar e interromper a propagação do efeito rastilho, como forma de limitar a extensão de fibra destruída e proteger os equipamentos óticos da rede.