Infrared broadband emission of bismuth-doped barium-aluminum-borate glasses

We report near infrared broadband emission of bismuth-doped barium-aluminum-borate glasses. The broadband emission covers 1.3 mum window in optical telecommunication systems. And it possesses wide full width at half maximum (FWHM) of similar to 200nm and long lifetime as long as 350 mus. The luminescent properties are quite sensitive to glass compositions and excitation wavelengths. Based on energy matching conditions, we suggest that the infrared emission may be ascribed to P-3(1) --> P-3(0) transition of Bi+. The broad infrared emission characteristics of this material indicate that it might be a promising candidate for broadband optical fiber amplifiers and tunable lasers. (C) 2005 Optical Society of America.

Photonic integrated circuit for the manipulation of coherent optical combs

Photonic integration has become an important research topic in research for applications in the telecommunications industry. Current optical internet infrastructure has reached capacity with current generation dense wavelength division multiplexing (DWDM) systems fully occupying the low absorption region of optical fibre from 1530 nm to 1625 nm (the C and L bands). This is both due to an increase in the number of users worldwide and existing users demanding more bandwidth. Therefore, current research is focussed on using the available telecommunication spectrum more efficiently. To this end, coherent communication systems are being developed. Advanced coherent modulation schemes can be quite complex in terms of the number and array of devices required for implementation. In order to make these systems viable both logistically and commercially, photonic integration is required. In traditional DWDM systems, arrayed waveguide gratings (AWG) are used to both multiplex and demultiplex the multi-wavelength signal involved. AWGs are used widely as they allow filtering of the many DWDM wavelengths simultaneously. However, when moving to coherent telecommunication systems such as coherent optical frequency division multiplexing (OFDM) smaller FSR ranges are required from the AWG. This increases the size of the device which is counter to the miniaturisation which integration is trying to achieve. Much work was done with active filters during the 1980s. This involved using a laser device (usually below threshold) to allow selective wavelength filtering of input signals. By using more complicated cavity geometry devices such as distributed feedback (DFB) and sampled grating distributed Bragg gratings (SG-DBR) narrowband filtering is achievable with high suppression (>30 dB) of spurious wavelengths. The active nature of the devices also means that, through carrier injection, the index can be altered resulting in tunability of the filter. Used above threshold, active filters become useful in filtering coherent combs. Through injection locking, the coherence of the filtered wavelengths with the original comb source is retained. This gives active filters potential application in coherent communication system as demultiplexers. This work will focus on the use of slotted Fabry-Pérot (SFP) semiconductor lasers as active filters. Experiments were carried out to ensure that SFP lasers were useful as tunable active filters. In all experiments in this work the SFP lasers were operated above threshold and so injection locking was the mechanic by which the filters operated. Performance of the lasers under injection locking was examined using both single wavelength and coherent comb injection. In another experiment two discrete SFP lasers were used simultaneously to demultiplex a two-line coherent comb. The relative coherence of the comb lines was retained after demultiplexing. After showing that SFP lasers could be used to successfully demultiplex coherent combs a photonic integrated circuit was designed and fabricated. This involved monolithic integration of a MMI power splitter with an array of single facet SFP lasers. This device was tested much in the same way as the discrete devices. The integrated device was used to successfully demultiplex a two line coherent comb signal whilst retaining the relative coherence between the filtered comb lines. A series of modelling systems were then employed in order to understand the resonance characteristics of the fabricated devices, and to understand their performance under injection locking. Using this information, alterations to the SFP laser designs were made which were theoretically shown to provide improved performance and suitability for use in filtering coherent comb signals.

Establishment of stackable community networks

Uma das áreas de investigação em Telecomunicações de interesse crescente prende-se com os futuros sistemas de comunicações móveis de 4a geração e além destes. Nos últimos anos tem sido desenvolvido o conceito de redes comunitárias, no qual os utilizadores se agregam de acordo com interesses comuns. Estes conceitos têm sido explorados de uma forma horizontal em diferentes camadas da comunicação, desde as redes comunitárias de comunicação (Seattle Wireless ou Personal Telco, p.ex.) até às redes de interesses peer-to-peer. No entanto, estas redes são usualmente vistas como redes de overlay, ou simplesmente redes de associação livre. Na prática, a noção de uma rede auto-organizada, completamente orientada ao serviço/comunidade, integralmente suportada em termos de arquitetura, não existe. Assim este trabalho apresenta uma realização original nesta área de criação de redes comunitárias, com uma arquitetura subjacente orientada a serviço, e que suporta integralmente múltiplas redes comunitárias no mesmo dispositivo, com todas as características de segurança, confiança e disponibilização de serviço necessárias neste tipo de cenários (um nó pode pertencer simultaneamente a mais do que uma rede comunitária). Devido à sua importância para os sistemas de redes comunitárias, foi dado particular atenção a aspetos de gestão de recursos e controlo de acessos. Ambos realizados de uma forma descentralizada e considerando mecanismos dotados de grande escalabilidade. Para isso, é apresentada uma linguagem de políticas que suporta a criação de comunidades virtuais. Esta linguagem não é apenas utilizada para o mapeamento da estrutura social dos membros da comunidade, como para, gerir dispositivos, recursos e serviços detidos pelos membros, de uma forma controlada e distribuída.

Use of negative information in positioning and tracking algorithms

To avoid additional hardware deployment, indoor localization systems have to be designed in such a way that they rely on existing infrastructure only. Besides the processing of measurements between nodes, localization procedure can include the information of all available environment information. In order to enhance the performance of Wi-Fi based localization systems, the innovative solution presented in this paper considers also the negative information. An indoor tracking method inspired by Kalman filtering is also proposed.

Energy-efficient MAC protocols for WBANs: Opportunities and challenges

Wireless body area networks (WBANs) are expected to play a significant role in smart healthcare systems. One of the most important attributes of WBANs is to increase network lifetime by introducing novel and low-power techniques on the energy-constrained sensor nodes. Medium access control (MAC) protocols play a significant role in determining the energy consumption in WBANs. Existing MAC protocols are unable to accommodate communication requirements in WBANs. There is a need to develop novel, scalable and reliable MAC protocols that must be able to address all these requirements in a reliable manner. In this special issue, we attracted high quality research and review papers on the recent advances in MAC protocols for WBANs.

Air-gap based vertical cavity micro-opto-electro-mechanical Fabry-Perot filters

Mikrooptische Filter sind heutzutage in vielen Bereichen in der Telekommunikation unersetzlich. Wichtige Einsatzgebiete sind aber auch spektroskopische Systeme in der Medizin-, Prozess- und Umwelttechnik. Diese Arbeit befasst sich mit der Technologieentwicklung und Herstellung von luftspaltbasierenden, vertikal auf einem Substrat angeordneten, oberflächenmikromechanisch hergestellten Fabry-Perot-Filtern. Es werden zwei verschiedene Filtervarianten, basierend auf zwei verschiedenen Materialsystemen, ausführlich untersucht. Zum einen handelt es sich dabei um die Weiterentwicklung von kontinuierlich mikromechanisch durchstimmbaren InP / Luftspaltfiltern; zum anderen werden neuartige, kostengünstige Siliziumnitrid / Luftspaltfilter wissenschaftlich behandelt. Der Inhalt der Arbeit ist so gegliedert, dass nach einer Einleitung mit Vergleichen zu Arbeiten und Ergebnissen anderer Forschergruppen weltweit, zunächst einige theoretische Grundlagen zur Berechnung der spektralen Reflektivität und Transmission von beliebigen optischen Schichtanordnungen aufgezeigt werden. Auß erdem wird ein kurzer theoretischer Ü berblick zu wichtigen Eigenschaften von Fabry-Perot-Filtern sowie der Möglichkeit einer mikromechanischen Durchstimmbarkeit gegeben. Daran anschließ end folgt ein Kapitel, welches sich den grundlegenden technologischen Aspekten der Herstellung von luftspaltbasierenden Filtern widmet. Es wird ein Zusammenhang zu wichtigen Referenzarbeiten hergestellt, auf denen diverse Weiterentwicklungen dieser Arbeit basieren. Die beiden folgenden Kapitel erläutern dann ausführlich das Design, die Herstellung und die Charakterisierung der beiden oben erwähnten Filtervarianten. Abgesehen von der vorangehenden Epitaxie von InP / GaInAs Schichten, ist die Herstellung der InP / Luftspaltfilter komplett im Institut durchgeführt worden. Die Herstellungsschritte sind ausführlich in der Arbeit erläutert, wobei ein Schwerpunktthema das trockenchemische Ä tzen von InP sowie GaInAs, welches als Opferschichtmaterial für die Herstellung der Luftspalte genutzt wurde, behandelt. Im Verlauf der wissenschaftlichen Arbeit konnten sehr wichtige technische Verbesserungen entwickelt und eingesetzt werden, welche zu einer effizienteren technologischen Herstellung der Filter führten und in der vorliegenden Niederschrift ausführlich dokumentiert sind. Die hergestellten, für einen Einsatz in der optischen Telekommunikation entworfenen, elektrostatisch aktuierbaren Filter sind aus zwei luftspaltbasierenden Braggspiegeln aufgebaut, welche wiederum jeweils 3 InP-Schichten von (je nach Design) 357nm bzw. 367nm Dicke aufweisen. Die Filter bestehen aus im definierten Abstand parallel übereinander angeordneten Membranen, die über Verbindungsbrücken unterschiedlicher Anzahl und Länge an Haltepfosten befestigt sind. Da die mit 357nm bzw. 367nm vergleichsweise sehr dünnen Schichten freitragende Konstrukte mit bis zu 140 nm Länge bilden, aber trotzdem Positionsgenauigkeiten im nm-Bereich einhalten müssen, handelt es sich hierbei um sehr anspruchsvolle mikromechanische Bauelemente. Um den Einfluss der zahlreichen geometrischen Strukturparameter studieren zu können, wurden verschiedene laterale Filterdesigns implementiert. Mit den realisierten Filter konnte ein enorm weiter spektraler Abstimmbereich erzielt werden. Je nach lateralem Design wurden internationale Bestwerte für durchstimmbare Fabry-Perot-Filter von mehr als 140nm erreicht. Die Abstimmung konnte dabei kontinuierlich mit einer angelegten Spannung von nur wenigen Volt durchgeführt werden. Im Vergleich zu früher berichteten Ergebnissen konnten damit sowohl die Wellenlängenabstimmung als auch die dafür benötigte Abstimmungsspannung signifikant verbessert werden. Durch den hohen Brechungsindexkontrast und die geringe Schichtdicke zeigen die Filter ein vorteilhaftes, extrem weites Stopband in der Größ enordnung um 550nm. Die gewählten, sehr kurzen Kavitätslängen ermöglichen einen freien Spektralbereich des Filters welcher ebenfalls in diesen Größ enordnungen liegt, so dass ein weiter spektraler Einsatzbereich ermöglicht wird. Während der Arbeit zeigte sich, dass Verspannungen in den freitragenden InPSchichten die Funktionsweise der mikrooptischen Filter stark beeinflussen bzw. behindern. Insbesondere eine Unterätzung der Haltepfosten und die daraus resultierende Verbiegung der Ecken an denen sich die Verbindungsbrücken befinden, führte zu enormen vertikalen Membranverschiebungen, welche die Filtereigenschaften verändern. Um optimale Ergebnisse zu erreichen, muss eine weitere Verbesserung der Epitaxie erfolgen. Jedoch konnten durch den zusätzlichen Einsatz einer speziellen Schutzmaske die Unterätzung der Haltepfosten und damit starke vertikale Verformungen reduziert werden. Die aus der Verspannung resultierenden Verformungen und die Reaktion einzelner freistehender InP Schichten auf eine angelegte Gleich- oder Wechselspannung wurde detailliert untersucht. Mittels Weisslichtinterferometrie wurden lateral identische Strukturen verglichen, die aus unterschiedlich dicken InP-Schichten (357nm bzw. 1065nm) bestehen. Einen weiteren Hauptteil der Arbeit stellen Siliziumnitrid / Luftspaltfilter dar, welche auf einem neuen, im Rahmen dieser Dissertation entwickelten, technologischen Ansatz basieren. Die Filter bestehen aus zwei Braggspiegeln, die jeweils aus fünf 590nm dicken, freistehenden Siliziumnitridschichten aufgebaut sind und einem Abstand von 390nm untereinander aufweisen. Die Filter wurden auf Glassubstraten hergestellt. Der Herstellungsprozess ist jedoch auch mit vielen anderen Materialien oder Prozessen kompatibel, so dass z.B. eine Integration mit anderen Bauelemente relativ leicht möglich ist. Die Prozesse dieser ebenfalls oberflächenmikromechanisch hergestellten Filter wurden konsequent auf niedrige Herstellungskosten optimiert. Als Opferschichtmaterial wurde hier amorph abgeschiedenes Silizium verwendet. Der Herstellungsprozess beinhaltet die Abscheidung verspannungsoptimierter Schichten (Silizium und Siliziumnitrid) mittels PECVD, die laterale Strukturierung per reaktiven Ionenätzen mit den Gasen SF6 / CHF3 / Ar sowie Fotolack als Maske, die nasschemische Unterätzung der Opferschichten mittels KOH und das Kritisch-Punkt-Trocken der Proben. Die Ergebnisse der optischen Charakterisierung der Filter zeigen eine hohe Ü bereinstimmung zwischen den experimentell ermittelten Daten und den korrespondierenden theoretischen Modellrechnungen. Weisslichtinterferometermessungen der freigeätzten Strukturen zeigen ebene Filterschichten und bestätigen die hohe vertikale Positioniergenauigkeit, die mit diesem technologischen Ansatz erreicht werden kann.

Disseny i implementació d’un sistema experimental de telefonia IP per a la Unitat de Tecnologies de la Informació i Comunicació de l’Institut Català de la Salut a Girona

L'objectiu d'aquest projecte és dissenyar i implementar un servei de telefonia IP per a la Unitat de Tecnologies de la Informació i Comunicació (UTIC) de l'Institut Català de la Salut (ICS) a Girona. En primer lloc, es descriu el funcionament actual del servei de telefonia de l'ICS a Girona i la seva infraestructura de xarxa. A continuació s’estudia els fonaments de la VoIP. Es segueix amb el disseny, les eines escollides i la implementació realitzada, per acabar amb les conclusions

ToIP: Implementació d'un identificador de trucades

El principal objectiu d’aquest projecte és desenvolupar una aplicació client en .NET que sigui capaç de processar les trucades IP entrants que pugui rebre un usuari al llarg de la seva jornada laboral. L’empresa per la qual es desenvoluparà aquest projecte és Caixa Girona, una empresa dedicada a la banca, fundada l’any 1940 per la Diputació de Girona i que disposa d’una plantilla d’uns 1300 empleats repartits entre unes 250 oficines disposades arreu del territori català i uns Serveis Centrals (SSCC) situats a la ciutat de Girona

Speculative parallelization of multipath radiosity algorithm

In computer graphics, global illumination algorithms take into account not only the light that comes directly from the sources, but also the light interreflections. This kind of algorithms produce very realistic images, but at a high computational cost, especially when dealing with complex environments. Parallel computation has been successfully applied to such algorithms in order to make it possible to compute highly-realistic images in a reasonable time. We introduce here a speculation-based parallel solution for a global illumination algorithm in the context of radiosity, in which we have taken advantage of the hierarchical nature of such an algorithm

Transmission delays in residual computation

The design of control, estimation or diagnosis algorithms most often assumes that all available process variables represent the system state at the same instant of time. However, this is never true in current network systems, because of the unknown deterministic or stochastic transmission delays introduced by the communication network. During the diagnosing stage, this will often generate false alarms. Under nominal operation, the different transmission delays associated with the variables that appear in the computation form produce discrepancies of the residuals from zero. A technique aiming at the minimisation of the resulting false alarms rate, that is based on the explicit modelling of communication delays and on their best-case estimation is proposed

Modeling the effects of node heterogeneity on the performance of a real grid application

The performance benefit when using Grid systems comes from different strategies, among which partitioning the applications into parallel tasks is the most important. However, in most cases the enhancement coming from partitioning is smoothed by the effect of the synchronization overhead, mainly due to the high variability of completion times of the different tasks, which, in turn, is due to the large heterogeneity of Grid nodes. For this reason, it is important to have models which capture the performance of such systems. In this paper we describe a queueing-network-based performance model able to accurately analyze Grid architectures, and we use the model to study a real parallel application executed in a Grid. The proposed model improves the classical modelling techniques and highlights the impact of resource heterogeneity and network latency on the application performance.