Potential frequency bandwidth estimation of TO packaging techniques for photodiode modules

Scattering parameters of photodiode chip, TO header and TO packaged module are measured, and the effects of TO packaging network on the high-frequency response of photodiode are investigated. Based on the analysis, the potential bandwidth of TO packaging techniques is estimated from the scattering parameters of the TO packaging network. Another method for estimating the potential bandwidth from the equivalent circuit for the TO packaged photodiode model is also presented. The results obtained using both methods show that the TO packaging techniques used in the experiments can potentially achieve a frequency bandwidth of 22 GHz.

Fabrication and characterization of TO packaged high-speed laser modules - art. no. 682407

Various high-speed laser modules are fabricated by TO-Packaged processes, such as FP laser modules, DFB laser modules, and VCSEL modules. Furthermore,, the resonance among the circuit elements provides an approach to compensating the TO packaging parasitics, and improving the frequency response of the devices. The detailed equivalent circuit model is established to investigate both the laser diode and packaging comprehensively. The small-signal modulation bandwidths of the TO packaged FP laser, DFB laser and the VCSEL modules are more than 10, 9.7 and 8 GHz, respectively.

Wire bond reliability for power electronic modules - effect of bonding temperature

In this paper, thermal cycling reliability along with ANSYS analysis of the residual stress generated in heavy-gauge Al bond wires at different bonding temperatures is reported. 99.999% pure Al wires of 375 mum in diameter, were ultrasonically bonded to silicon dies coated with a 5mum thick Al metallisation at 25degC (room temperature), 100degC and 200degC, respectively (with the same bonding parameters). The wire bonded samples were then subjected to thermal cycling in air from -60degC to +150degC. The degradation rate of the wire bonds was assessed by means of bond shear test and via microstructural characterisation. Prior to thermal cycling, the shear strength of all of the wire bonds was approximately equal to the shear strength of pure aluminum and independent of bonding temperature. During thermal cycling, however, the shear strength of room temperature bonded samples was observed to decrease more rapidly (as compared to bonds formed at 100degC and 200degC) as a result of a high crack propagation rate across the bonding area. In addition, modification of the grain structure at the bonding interface was also observed with bonding temperature, leading to changes in the mechanical properties of the wire. The heat and pressure induced by the high temperature bonding is believed to promote grain recovery and recrystallisation, softening the wires through removal of the dislocations and plastic strain energy. Coarse grains formed at the bonding interface after bonding at elevated temperatures may also contribute to greater resistance for crack propagation, thus lowering the wire bond degradation rate

Non-trivial stably free modules over crossed products

We consider the class of crossed products of noetherian domains with universal enveloping algebras of Lie algebras. For algebras from this class we give a sufficient condition for the existence of projective non-free modules. This class includes Weyl algebras and universal envelopings of Lie algebras, for which this question, known as noncommutative Serre's problem, was extensively studied before. It turns out that the method of lifting of non-trivial stably free modules from simple Ore extensions can be applied to crossed products after an appropriate choice of filtration. The motivating examples of crossed products are provided by the class of RIT algebras, originating in non-equilibrium physics.

A splitting result for the algebraic K-theory of projective toric schemes

Suppose X is a projective toric scheme defined over a ring R and equipped with an ample line bundle L . We prove that its K-theory has a direct summand of the form K(R)(k+1) where k = 0 is minimal such that L?(-k-1) is not acyclic. Using a combinatorial description of quasi-coherent sheaves we interpret and prove this result for a ring R which is either commutative, or else left noetherian.

Assessing the Nonequilibrium Thermodynamics in a Quenched Quantum Many-Body System via Single Projective Measurements

We analyze the nature of the statistics of the work done on or by a quantum many-body system brought out of equilibrium. We show that, for the sudden quench and for an initial state that commutes with the initial Hamiltonian, it is possible to retrieve the whole nonequilibrium thermodynamics via single projective measurements of observables. We highlight, in a physically clear way, the qualitative implications for the statistics of work coming from considering processes described by operators that either commute or do not commute with the unperturbed Hamiltonian of a given system. We consider a quantum many-body system and derive an expression that allows us to give a physical interpretation, for a thermal initial state, to all of the cumulants of the work in the case of quenched operators commuting with the unperturbed Hamiltonian. In the commuting case, the observables that we need to measure have an intuitive physical meaning. Conversely, in the noncommuting case, we show that, although it is possible to operate fully within the single-measurement framework irrespectively of the size of the quench, some difficulties are faced in providing a clear-cut physical interpretation to the cumulants. This circumstance makes the study of the physics of the system nontrivial and highlights the nonintuitive phenomenology of the emergence of thermodynamics from the fully quantum microscopic description. We illustrate our ideas with the example of the Ising model in a transverse field showing the interesting behavior of the high-order statistical moments of the work distribution for a generic thermal state and linking them to the critical nature of the model itself.

Finite domination and Novikov rings: Laurent polynomial rings in two variables

Let C be a bounded cochain complex of finitely generatedfree modules over the Laurent polynomial ring L = R[x, x−1, y, y−1].The complex C is called R-finitely dominated if it is homotopy equivalentover R to a bounded complex of finitely generated projective Rmodules.Our main result characterises R-finitely dominated complexesin terms of Novikov cohomology: C is R-finitely dominated if andonly if eight complexes derived from C are acyclic; these complexes areC ⊗L R[[x, y]][(xy)−1] and C ⊗L R[x, x−1][[y]][y−1], and their variants obtainedby swapping x and y, and replacing either indeterminate by its inverse.

State detection of bond wires in IGBT modules using eddy current pulsed thermography

Insulated gate bipolar transistor (IGBT) modules are important safety critical components in electrical power systems. Bond wire lift-off, a plastic deformation between wire bond and adjacent layers of a device caused by repeated power/thermal cycles, is the most common failure mechanism in IGBT modules. For the early detection and characterization of such failures, it is important to constantly detect or monitor the health state of IGBT modules, and the state of bond wires in particular. This paper introduces eddy current pulsed thermography (ECPT), a nondestructive evaluation technique, for the state detection and characterization of bond wire lift-off in IGBT modules. After the introduction of the experimental ECPT system, numerical simulation work is reported. The presented simulations are based on the 3-D electromagnetic-thermal coupling finite-element method and analyze transient temperature distribution within the bond wires. This paper illustrates the thermal patterns of bond wires using inductive heating with different wire statuses (lifted-off or well bonded) under two excitation conditions: nonuniform and uniform magnetic field excitations. Experimental results show that uniform excitation of healthy bonding wires, using a Helmholtz coil, provides the same eddy currents on each, while different eddy currents are seen on faulty wires. Both experimental and numerical results show that ECPT can be used for the detection and characterization of bond wires in power semiconductors through the analysis of the transient heating patterns of the wires. The main impact of this paper is that it is the first time electromagnetic induction thermography, so-called ECPT, has been employed on power/electronic devices. Because of its capability of contactless inspection of multiple wires in a single pass, and as such it opens a wide field of investigation in power/electronic devices for failure detection, performance characterization, and health monitoring. 

Enhancing Student Learning Experiences in Sport Psychology Modules Using Practical Activities

The University of Worcester states in its most recent strategic plan (2013 – 2018) a set of enduring values that guide and direct the activities of the institution. The first listed, and perhaps the most important value is the striving to be “an outstanding university at which to be a student”. This is further supplemented by values such as “to inspire our students to reach their full potential through excellent, innovative teaching, scholarship and research” (University of Worcester 2013: p.4). One of the many ways in which the institution strives to provide this outstanding educational experience is through regular engagement, both formal and informal, with students at a number of points in each semester. Regular experiences of collating formal and informal feedback has led to the identification of a common theme amongst Higher National Diploma (HND) students in the Institute of Sport and Exercise Sciences (ISES), where they consistently request ‘more practicals’. The ISES modules however are designed to incorporate a high degree of interaction, practical activities and tasks. This is especially important for those studying at HND level as research suggests differences in learning preferences exist when compared to undergraduate students, the former preferring a more tactile style of learning (Peters et al. 2008). Using an introductory Sport Psychology HND module as an example, practical activities and tasks are fully embedded in the taught sessions to enable contextual links to be made between the learning outcomes and their subsequent use. Examples of these include: a. interviewing athletes to produce a performance profile (Butler & Hardy 1992); b. completing psychometric instruments such as the Competitive State Anxiety Inventory-2 (CSAI-2) to measure competitive anxiety in sport (Martens et al. 1990) and demonstrate data collection and construct measurement; c. performing relaxation interventions on the students to demonstrate how specific techniques (in this instance, decreasing somatic anxiety) might work in practice; d. demonstrating how observational learning facilitates skill acquisition by creating experimental conditions that the students participate in, in teaching a new skill. Nevertheless owing to the students' previously stated on-going requests for more practical activities, it became evident that assumptions about what students consider an effective means of experiential or active learning in the context of sport-related disciplines of study needed to be investigated. This is where the opportunity to undertake an action research project arose, this being a practical method commonly employed in pedagogical enquiry to aid reflection on teaching and assessment practice for the purposes of working towards continuous improvement.

L'éclatement en géométrie algébrique, différentielle et symplectique

L'éclatement est une transformation jouant un rôle important en géométrie, car il permet de résoudre des singularités, de relier des variétés birationnellement équivalentes, et de construire des variétés possédant des propriétés inédites. Ce mémoire présente d'abord l'éclatement tel que développé en géométrie algébrique classique. Nous l'étudierons pour le cas des variétés affines et (quasi-)projectives, en un point, et le long d'un idéal et d'une sous-variété. Nous poursuivrons en étudiant l'extension de cette construction à la catégorie différentiable, sur les corps réels et complexes, en un point et le long d'une sous-variété. Nous conclurons cette section en explorant un exemple de résolution de singularité. Ensuite nous passerons à la catégorie symplectique, où nous ferons la même chose que pour le cas différentiable complexe, en portant une attention particulière à la forme symplectique définie sur la variété. Nous terminerons en étudiant un théorème dû à François Lalonde, où l'éclatement joue un rôle clé dans la démonstration. Ce théorème affirme que toute 4-variété fibrée par des 2-sphères sur une surface de Riemann, et différente du produit cartésien de deux 2-sphères, peut être équipée d'une 2-forme qui lui confère une structure symplectique réglée par des courbes holomorphes par rapport à sa structure presque complexe, et telle que l'aire symplectique de la base est inférieure à la capacité de la variété. La preuve repose sur l'utilisation de l'éclatement symplectique. En effet, en éclatant symplectiquement une boule contenue dans la 4-variété, il est possible d'obtenir une fibration contenant deux sphères d'auto-intersection -1 distinctes: la pré-image du point où est fait l'éclatement complexe usuel, et la transformation propre de la fibre. Ces dernières sont dites exceptionnelles, et donc il est possible de procéder à l'inverse de l'éclatement - la contraction - sur chacune d'elles. En l'accomplissant sur la deuxième, nous obtenons une variété minimale, et en combinant les informations sur les aires symplectiques de ses classes d'homologies et de celles de la variété originale nous obtenons le résultat.

L'élastographie ultrasonore dynamique vasculaire : une nouvelle modalité d'imagerie non-invasive pour la caractérisation mécanique de la thrombose veineuse

L’accident thromboembolique veineux, tel que la thrombose veineuse profonde (TVP) ou thrombophlébite des membres inférieurs, est une pathologie vasculaire caractérisée par la formation d’un caillot sanguin causant une obstruction partielle ou totale de la lumière sanguine. Les embolies pulmonaires sont une complication mortelle des TVP qui surviennent lorsque le caillot se détache, circule dans le sang et produit une obstruction de la ramification artérielle irriguant les poumons. La combinaison d’outils et de techniques d’imagerie cliniques tels que les règles de prédiction cliniques (signes et symptômes) et les tests sanguins (D-dimères) complémentés par un examen ultrasonographique veineux (test de compression, écho-Doppler), permet de diagnostiquer les premiers épisodes de TVP. Cependant, la performance de ces outils diagnostiques reste très faible pour la détection de TVP récurrentes. Afin de diriger le patient vers une thérapie optimale, la problématique n’est plus basée sur la détection de la thrombose mais plutôt sur l’évaluation de la maturité et de l’âge du thrombus, paramètres qui sont directement corrélées à ses propriétés mécaniques (e.g. élasticité, viscosité). L’élastographie dynamique (ED) a récemment été proposée comme une nouvelle modalité d’imagerie non-invasive capable de caractériser quantitativement les propriétés mécaniques de tissus. L’ED est basée sur l’analyse des paramètres acoustiques (i.e. vitesse, atténuation, pattern de distribution) d’ondes de cisaillement basses fréquences (10-7000 Hz) se propageant dans le milieu sondé. Ces ondes de cisaillement générées par vibration externe, ou par source interne à l’aide de la focalisation de faisceaux ultrasonores (force de radiation), sont mesurées par imagerie ultrasonore ultra-rapide ou par résonance magnétique. Une méthode basée sur l’ED adaptée à la caractérisation mécanique de thromboses veineuses permettrait de quantifier la sévérité de cette pathologie à des fins d’amélioration diagnostique. Cette thèse présente un ensemble de travaux reliés au développement et à la validation complète et rigoureuse d’une nouvelle technique d’imagerie non-invasive élastographique pour la mesure quantitative des propriétés mécaniques de thromboses veineuses. L’atteinte de cet objectif principal nécessite une première étape visant à améliorer les connaissances sur le comportement mécanique du caillot sanguin (sang coagulé) soumis à une sollicitation dynamique telle qu’en ED. Les modules de conservation (comportement élastique, G’) et de perte (comportement visqueux, G’’) en cisaillement de caillots sanguins porcins sont mesurés par ED lors de la cascade de coagulation (à 70 Hz), et après coagulation complète (entre 50 Hz et 160 Hz). Ces résultats constituent les toutes premières mesures du comportement dynamique de caillots sanguins dans une gamme fréquentielle aussi étendue. L’étape subséquente consiste à mettre en place un instrument innovant de référence (« gold standard »), appelé RheoSpectris, dédié à la mesure de la viscoélasticité hyper-fréquence (entre 10 Hz et 1000 Hz) des matériaux et biomatériaux. Cet outil est indispensable pour valider et calibrer toute nouvelle technique d’élastographie dynamique. Une étude comparative entre RheoSpectris et la rhéométrie classique est réalisée afin de valider des mesures faites sur différents matériaux (silicone, thermoplastique, biomatériaux, gel). L’excellente concordance entre les deux technologies permet de conclure que RheoSpectris est un instrument fiable pour la mesure mécanique à des fréquences difficilement accessibles par les outils actuels. Les bases théoriques d’une nouvelle modalité d’imagerie élastographique, nommée SWIRE (« shear wave induced resonance dynamic elastography »), sont présentées et validées sur des fantômes vasculaires. Cette approche permet de caractériser les propriétés mécaniques d’une inclusion confinée (e.g. caillot sanguin) à partir de sa résonance (amplification du déplacement) produite par la propagation d’ondes de cisaillement judicieusement orientées. SWIRE a également l’avantage d’amplifier l’amplitude de vibration à l’intérieur de l’hétérogénéité afin de faciliter sa détection et sa segmentation. Finalement, la méthode DVT-SWIRE (« Deep venous thrombosis – SWIRE ») est adaptée à la caractérisation de l’élasticité quantitative de thromboses veineuses pour une utilisation en clinique. Cette méthode exploite la première fréquence de résonance mesurée dans la thrombose lors de la propagation d’ondes de cisaillement planes (vibration d’une plaque externe) ou cylindriques (simulation de la force de radiation par génération supersonique). DVT-SWIRE est appliquée sur des fantômes simulant une TVP et les résultats sont comparés à ceux donnés par l’instrument de référence RheoSpectris. Cette méthode est également utilisée avec succès dans une étude ex vivo pour l’évaluation de l’élasticité de thromboses porcines explantées après avoir été induites in vivo par chirurgie.

Équations différentielles issues des vecteurs singuliers des représentations de l'algèbre de Virasoro

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Étude de la biogenèse de l'autotransporteur AIDA-I d'Escherichia coli

Les autotransporteurs monomériques, appartenant au système de sécrétion de type V, correspondent à une famille importante de facteurs de virulence bactériens. Plusieurs fonctions, souvent essentielles pour le développement d’une infection ou pour le maintien et la survie des bactéries dans l’organisme hôte, ont été décrites pour cette famille de protéines. Malgré l’importance de ces protéines, notre connaissance de leur biogenèse et de leur mécanisme d’action demeure relativement limitée. L’autotransporteur AIDA-I, retrouvé chez diverses souches d’Escherichia coli, est un autotransporter multifonctionnel typique impliqué dans l’adhésion et l’invasion cellulaire ainsi que dans la formation de biofilm et d’agrégats bactériens. Les domaines extracellulaires d’autotransporteurs monomériques sont responsables de la fonctionnalité et possèdent pratiquement tous une structure caractéristique d’hélice β. Nous avons mené une étude de mutagenèse aléatoire avec AIDA-I afin de comprendre la base de la multifonctionnalité de cette protéine. Par cette approche, nous avons démontré que les domaines passagers de certains autotransporteurs possèdent une organisation modulaire, ce qui signifie qu’ils sont construits sous la forme de modules fonctionnels. Les domaines passagers d’autotransporteurs peuvent être clivés et relâchés dans le milieu extracellulaire. Toutefois, malgré la diversité des mécanismes de clivage existants, plusieurs protéines, telles qu’AIDA-I, sont clivées par un mécanisme qui demeure inconnu. En effectuant une renaturation in vitro d’AIDA-I, couplée avec une approche de mutagenèse dirigée, nous avons démontré que cette protéine se clive par un mécanisme autocatalytique qui implique deux acides aminés possédant un groupement carboxyle. Ces résultats ont permis la description d’un nouveau mécanisme de clivage pour la famille des autotransporteurs monomériques. Une des particularités d’AIDA-I est sa glycosylation par une heptosyltransférase spécifique nommée Aah. La glycosylation est un concept plutôt récent chez les bactéries et pour l’instant, très peu de protéines ont été décrites comme glycosylées chez E. coli. Nous avons démontré que Aah est le prototype pour une nouvelle famille de glycosyltransférases bactériennes retrouvées chez diverses espèces de protéobactéries. La glycosylation d’AIDA-I est une modification cytoplasmique et post-traductionnelle. De plus, Aah ne reconnaît pas une séquence primaire, mais plutôt un motif structural. Ces observations sont uniques chez les bactéries et permettent d’élargir nos connaissances sur la glycosylation chez les procaryotes. La glycosylation par Aah est essentielle pour la conformation d’AIDA-I et par conséquent pour sa capacité de permettre l’adhésion. Puisque plusieurs homologues d’Aah sont retrouvés à proximité d’autotransporteurs monomériques putatifs, cette famille de glycosyltranférases pourrait être importante, sinon essentielle, pour la biogenèse et/ou la fonction de nombreux autotransporteurs. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse apportent de nouvelles informations et permettent une meilleure compréhension de la biogenèse d’une des plus importantes familles de protéines sécrétées chez les bactéries Gram négatif.

Exposants géométriques des modèles de boucles dilués et idempotents des TL-modules de la chaîne de spins XXZ

Cette thèse porte sur les phénomènes critiques survenant dans les modèles bidimensionnels sur réseau. Les résultats sont l'objet de deux articles : le premier porte sur la mesure d'exposants critiques décrivant des objets géométriques du réseau et, le second, sur la construction d'idempotents projetant sur des modules indécomposables de l'algèbre de Temperley-Lieb pour la chaîne de spins XXZ. Le premier article présente des expériences numériques Monte Carlo effectuées pour une famille de modèles de boucles en phase diluée. Baptisés "dilute loop models (DLM)", ceux-ci sont inspirés du modèle O(n) introduit par Nienhuis (1990). La famille est étiquetée par les entiers relativement premiers p et p' ainsi que par un paramètre d'anisotropie. Dans la limite thermodynamique, il est pressenti que le modèle DLM(p,p') soit décrit par une théorie logarithmique des champs conformes de charge centrale c(\kappa)=13-6(\kappa+1/\kappa), où \kappa=p/p' est lié à la fugacité du gaz de boucles \beta=-2\cos\pi/\kappa, pour toute valeur du paramètre d'anisotropie. Les mesures portent sur les exposants critiques représentant la loi d'échelle des objets géométriques suivants : l'interface, le périmètre externe et les liens rouges. L'algorithme Metropolis-Hastings employé, pour lequel nous avons introduit de nombreuses améliorations spécifiques aux modèles dilués, est détaillé. Un traitement statistique rigoureux des données permet des extrapolations coïncidant avec les prédictions théoriques à trois ou quatre chiffres significatifs, malgré des courbes d'extrapolation aux pentes abruptes. Le deuxième article porte sur la décomposition de l'espace de Hilbert \otimes^nC^2 sur lequel la chaîne XXZ de n spins 1/2 agit. La version étudiée ici (Pasquier et Saleur (1990)) est décrite par un hamiltonien H_{XXZ}(q) dépendant d'un paramètre q\in C^\times et s'exprimant comme une somme d'éléments de l'algèbre de Temperley-Lieb TL_n(q). Comme pour les modèles dilués, le spectre de la limite continue de H_{XXZ}(q) semble relié aux théories des champs conformes, le paramètre q déterminant la charge centrale. Les idempotents primitifs de End_{TL_n}\otimes^nC^2 sont obtenus, pour tout q, en termes d'éléments de l'algèbre quantique U_qsl_2 (ou d'une extension) par la dualité de Schur-Weyl quantique. Ces idempotents permettent de construire explicitement les TL_n-modules indécomposables de \otimes^nC^2. Ceux-ci sont tous irréductibles, sauf si q est une racine de l'unité. Cette exception est traitée séparément du cas où q est générique. Les problèmes résolus par ces articles nécessitent une grande variété de résultats et d'outils. Pour cette raison, la thèse comporte plusieurs chapitres préparatoires. Sa structure est la suivante. Le premier chapitre introduit certains concepts communs aux deux articles, notamment une description des phénomènes critiques et de la théorie des champs conformes. Le deuxième chapitre aborde brièvement la question des champs logarithmiques, l'évolution de Schramm-Loewner ainsi que l'algorithme de Metropolis-Hastings. Ces sujets sont nécessaires à la lecture de l'article "Geometric Exponents of Dilute Loop Models" au chapitre 3. Le quatrième chapitre présente les outils algébriques utilisés dans le deuxième article, "The idempotents of the TL_n-module \otimes^nC^2 in terms of elements of U_qsl_2", constituant le chapitre 5. La thèse conclut par un résumé des résultats importants et la proposition d'avenues de recherche qui en découlent.