Fiber-optic integration and efficient detection schemes for optomechanical resonators

With the advent of the laser in the year 1960, the field of optics experienced a renaissance from what was considered to be a dull, solved subject to an active area of development, with applications and discoveries which are yet to be exhausted 55 years later. Light is now nearly ubiquitous not only in cutting-edge research in physics, chemistry, and biology, but also in modern technology and infrastructure. One quality of light, that of the imparted radiation pressure force upon reflection from an object, has attracted intense interest from researchers seeking to precisely monitor and control the motional degrees of freedom of an object using light. These optomechanical interactions have inspired myriad proposals, ranging from quantum memories and transducers in quantum information networks to precision metrology of classical forces. Alongside advances in micro- and nano-fabrication, the burgeoning field of optomechanics has yielded a class of highly engineered systems designed to produce strong interactions between light and motion.

Optomechanical crystals are one such system in which the patterning of periodic holes in thin dielectric films traps both light and sound waves to a micro-scale volume. These devices feature strong radiation pressure coupling between high-quality optical cavity modes and internal nanomechanical resonances. Whether for applications in the quantum or classical domain, the utility of optomechanical crystals hinges on the degree to which light radiating from the device, having interacted with mechanical motion, can be collected and detected in an experimental apparatus consisting of conventional optical components such as lenses and optical fibers. While several efficient methods of optical coupling exist to meet this task, most are unsuitable for the cryogenic or vacuum integration required for many applications. The first portion of this dissertation will detail the development of robust and efficient methods of optically coupling optomechanical resonators to optical fibers, with an emphasis on fabrication processes and optical characterization.

I will then proceed to describe a few experiments enabled by the fiber couplers. The first studies the performance of an optomechanical resonator as a precise sensor for continuous position measurement. The sensitivity of the measurement, limited by the detection efficiency of intracavity photons, is compared to the standard quantum limit imposed by the quantum properties of the laser probe light. The added noise of the measurement is seen to fall within a factor of 3 of the standard quantum limit, representing an order of magnitude improvement over previous experiments utilizing optomechanical crystals, and matching the performance of similar measurements in the microwave domain.

The next experiment uses single photon counting to detect individual phonon emission and absorption events within the nanomechanical oscillator. The scattering of laser light from mechanical motion produces correlated photon-phonon pairs, and detection of the emitted photon corresponds to an effective phonon counting scheme. In the process of scattering, the coherence properties of the mechanical oscillation are mapped onto the reflected light. Intensity interferometry of the reflected light then allows measurement of the temporal coherence of the acoustic field. These correlations are measured for a range of experimental conditions, including the optomechanical amplification of the mechanics to a self-oscillation regime, and comparisons are drawn to a laser system for phonons. Finally, prospects for using phonon counting and intensity interferometry to produce non-classical mechanical states are detailed following recent proposals in literature.

星间激光通信光束微弧度跟瞄性能检测装置的设计原理

基于矢量折射定理，研究了透射光束通过双棱镜实现微弧度量级偏转的设计原理，解决了星间激光通信精跟瞄检测的难题。推导了正交双棱镜实现光束偏转的精确公式，提出以水平张角和垂直张角表达光束视场，并说明了单棱镜实现光束偏转的一般情况。根据设计指标和计算结果确定了棱镜的主要参量，进而对光束的偏转结果进行了数值模拟。最后的实验结果与模拟结果基本一致。结果表明：取棱镜棱角α为4°时，棱镜每旋转1’，透射光束变化约1μrad；分别控制双棱镜在其最小偏向角一侧小角度偏转，可以实现光束在水平方向和垂直方向500μ范围内的精确扫

透镜自重变形引起波像差的有限元分析

在用大口径、长焦距平行光管模拟激光远场特性时，其光组透镜在重力作用下的变形不能忽略，为了分析对出射光束质量的影响，采用有限元分析软件“ANSYS”建立了平行光管光组中声400mm平凸透镜的有限元模型，给出一种分析透镜轴向变形引起的波像差的方法，在不同工况下，计算了平凸透镜在重力作用下轴向变形的峰谷值和均方根值，对轴向变形量均方根值最小工况画出了透镜表面变形的等值线图，计算了声350mm通光口径内的波像差峰谷值和均方根值，对平行光管光组的波像差做出估计，验证了设计的合理性。

Direito Internacional em matéria de água doce: conteúdo, formas e efetividade

Este trabalho objetiva analisar diversos aspectos do Direito Internacional Público em matéria de recursos hídricos de água doce superficiais e subterrâneos. Geração de energia, abastecimento, pesca, navegação, lazer, agricultura e indústria, são múltiplos os usos que os seres humanos fazem da água doce, mas antes disso a água é essencial para manutenção de todo e qualquer tipo de vida na Terra. São complexas e passíveis de várias análises as relações entre os Estados e as relações que se concretizam no interior dos Estados com objetivo de utilizar, controlar e preservar as fontes de água doce, a que se pretende fazer é uma análise jurídica, inserida no contexto político de expansão do capitalismo liberal. Pretende-se identificar e analisar normas jurídicas produzidas no âmbito internacional multilateral, considerando a sua forma, conteúdo e possíveis efeitos: na resolução de conflitos entre os Estados pelo controle e utilização da água doce, no estabelecimento de parâmetros para solução da crise ambiental e na superação dos problemas de acesso à água. Na primeira parte do trabalho, são identificadas as normas de Direito Internacional Público atinentes à matéria, descrevendo-se, primeiramente, a evolução histórica do Direito Internacional Fluvial até os estudos da doutrina de Direito Internacional e a Convenção de Nova York de 1997. O capítulo segundo objetiva apresentar o tema da água doce no contexto de surgimento do Direito Internacional do Meio Ambiente, de realização de conferências e criação de fóruns internacionais para a questão da água e do desenvolvimento de um direito humano à água. O capítulo terceiro propõe-se a ingressar na incipiente questão da regulamentação dos usos das águas subterrâneas, analisando os trabalhos da Comissão de Direito Internacional da Organização das Nações Unidas que culminaram com a adoção de uma Resolução sobre o Direito dos Aquíferos Transfronteiriços por parte da Assembleia Geral daquela organização. A segunda parte do trabalho objetiva analisar a aplicação das regras e princípios ensaiados nos textos de Direito Internacional aos casos concretos, confrontando-as com as soluções propostas em casos paradigmáticos de conflitos pela água, como o caso Gabcikovo-Nagymaros e o caso das Papeleras, envolvendo Argentina e Uruguai, ambos julgados pela Corte Internacional de Justiça. Na segunda parte do trabalho, também é analisado o caso do aquífero Guarani, um sistema de aquíferos interligados que se estende sob os subsolos de Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai, que em agosto de 2010 foi objeto de um tratado internacional assinado no âmbito do Mercosul. Por fim, a pesquisa objetiva desenvolver ideias e explicações para a existência (ou não) e a efetividade (ou a falta dela) das normas de Direito Internacional sobre recursos hídricos, considerando o conceito de soberania estatal que ora é o bode expiatório para a falta de assinaturas nos tratados ou de votos em declarações, ora é o próprio fundamento para a adoção de compromissos por parte dos Estados. Conclui-se tentando responder as seguintes questões: Existe Direito Internacional da água doce? São as normas de Direito Internacional efetivas? Para que servem essas normas de Direito Internacional, além da afirmação de sua própria existência como metas a serem atingidas?

激光功率密度对Al膜靶后表面快电子发射的影响

报道了在20 TW皮秒激光器上完成的p偏振激光与等离子体相互作用过程中产生的快电子的角分布和能谱测量结果.实验得到：当激光功率密度小于1017 W/cm^2时,电子发射没有明显定向性,在激光入射面内多峰发射;当激光功率密度大于1017 W/cm^2,小于1018 W/cm^2时,电子主要沿靶面法线方向发射;当激光功率密度达到相对论强度时,电子主要沿激光传播方向发射;激光功率密度未达到相对论强度时,靶后表面法线方向快电子能谱拟合平均温度符合共振吸收温度定标率;激光功率密度达相对论强度以上时,靶后表面法线方向

激光二极管端面抽运Nd∶YVO4固体激光器热致光束畸变非对称的平衡

由于a轴切割Nd∶YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4固体激光器不同于Nd∶YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果。用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd∶YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变。分析结果表明端面抽运a轴切割Nd∶YVO4晶体产生了椭球热透镜效应。从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性。

部分端面抽运板条激光器腔镜倾斜问题研究

部分端面抽运的板条激光器是一种新型固体激光器．配合混合腔可以实现在大功率下保持高光束质量的激光振荡输出。谐振腔的腔镜倾斜是影响激光器输出特性的重要因素，快速傅里叶方法是一种快捷有效的计算方法，利用此方法模拟了腔镜倾斜对近场相位分布和远场光强分布的影响，并分析了光束质量的变化。理论分析表明，腔镜的小角度倾斜对近场相位影响较大，但对远场光强空间分布影响不大；随着倾斜角度不断增大，远场发散角和光束腰宽度也增大，光束质量虽然存在恶化的趋势，但光束质量因子肝值仍然较小，离轴非稳腔仍能保持高光束质量的输出。

自由空间激光通信最新进展

介绍了自由空间激光通信领域的发展动态，重点介绍了最新发展的火星激光通信项目和军用卫星通信项目，指出了空间激光通信的发展趋势。

激光玻璃与包边玻璃的折射率匹配

从理论上详细探讨了基质激光玻璃与包边玻璃的折射率匹配与剩余反射率的关系,并从实验上验证了折射率匹配越好,吸收系数与包边玻璃厚度的乘积越大,则剩余反射率越低,从而对激光放大器中寄生振荡的抑制越好,增益也就越高。

应用离子后处理技术提高薄膜激光损伤阈值

利用电子束热蒸发方法在K9玻璃基底上沉积氧化锆薄膜,并对其中一些样品用低能O2^+进行了后处理.采用表面热透镜技术测量薄膜样品表面弱吸收,采用显微镜观察样品离子后处理前后的显微缺陷密度.测试结果表明:经离子后处理样品表面的缺陷密度从18.6/mm^2降低到6.2/mm^2,且其激光损伤阈值从15.9 J/cm^2提高到23.1 J/cm^2,样品的平均吸收率从处理前的1.147×10^-4降低到处理后的9.56×10^-5.通过对处理前后样品的表面微缺陷密度、吸收率及损伤形貌等的分析发现:离子后处理可以降

Novos rumos da prova pericial

A autora parte da premissa de que a prova pericial dá ensejo a equívocos e, por isso, sua produção deve ser rigorosamente controlada. A partir do enfoque histórico, a autora demonstra como a separação de questões de fato e de direito serve de instrumento ao controle judicial da prova pericial, que deve ser promovido desde a fase da admissibilidade a da valoração, sempre levando em consideração o debate real entre as partes. A autora dedicou grande parte da pesquisa ao estudo do direito probatório da common law, aos precedentes Frye, Daubert, Joiner e Kumho, bem como a outros casos marcantes, para fundamentar seu entendimento de que é tão importante o exame da admissibilidade da prova, como da sua valoração. O controle em todas as etapas da prova pericial, possível de lege lata no Brasil, visa à obtenção de prova idônea, sem a qual não é possível chegar a um resultado legítimo amparado em dados racionais.

System architecture and deployment scenarios for SESAME: Small cEllS coordinAtion for Multi-tenancy and Edge services

The surge of the Internet traffic with exabytes of data flowing over operators mobile networks has created the need to rethink the paradigms behind the design of the mobile network architecture. The inadequacy of the 4G UMTS Long term Evolution (LTE) and even of its advanced version LTE-A is evident, considering that the traffic will be extremely heterogeneous in the near future and ranging from 4K resolution TV to machine-type communications. To keep up with these changes, academia, industries and EU institutions have now engaged in the quest for new 5G technology. In this paper we present the innovative system design, concepts and visions developed by the 5G PPP H2020 project SESAME (Small cEllS coordinAtion for Multi-tenancy and Edge services). The innovation of SESAME is manifold: i) combine the key 5G small cells with cloud technology, ii) promote and develop the concept of Small Cellsas- a-Service (SCaaS), iii) bring computing and storage power at the mobile network edge through the development of nonx86 ARM technology enabled micro-servers, and iv) address a large number of scenarios and use cases applying mobile edge computing. Topics:

Avaliação da indução de lesões no DNA por lasers terapêuticos de baixa potência

Na medicina regenerativa há uma crescente utilização de lasers de baixa intensidade em protocolos terapêuticos para tratamento de doenças em tecidos moles e no tecido ósseo. Lasers emitem feixes de luz com características específicas, nas quais o comprimento de onda, a frequência, potência e modo de missão são propriedades determinantes para as respostas fotofísica, fotoquímica e fotobiológica. Entretanto, sugere-se que lasers de baixa potência induzem a produção de radicais livres, que podem reagir com biomoléculas importantes, como o DNA. Essas reações podem causar lesões e induzir mecanismos de reparo do DNA para preservar a integridade do código genético e homeostase celular. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar lesões no DNA de células do sangue periférico de ratos Wistar e a expressão dos genes ERCC1 e ERCC2 em tecidos biológicos expostos a lasers de baixa intensidade em comprimentos de onda, fluências, potências e modos de emissão utilizados em protocolos terapêuticos. Para tal, amostras de sangue periférico foram expostas ao laser vermelho (660 nm) e infravermelho (808 nm) em diferentes fluências, potências e modos de emissão, e a indução de lesões no DNA foi avaliada através do ensaio cometa. Em outros experimentos, lesões no DNA foram analisadas através do ensaio cometa modificado, utilizando as enzimas de reparo: formamidopirimidina DNA glicosilase (FPG) e endonuclease III. Pele e músculo de ratos Wistar foram expostos aos lasers e amostras desses tecidos foram retiradas para extração de RNA, síntese de cDNA e avaliação da expressão dos genes por PCR quantitativo em tempo real. Os dados obtidos neste estudo sugeriram que a exposição aos lasers induz lesões no DNA dependendo da fluência, potência e modo de emissão, e que essas lesões são alvos da FPG e endonuclease III. A expressão relativa do RNAm de ERCC1 e de ERCC2 foi alterada nos tecidos expostos dependendo do comprimento de onda e fluência utilizada. Os resultados obtidos neste estudo sugerem que danos oxidativos no DNA poderiam ser considerados para segurança do paciente e eficácia terapêutica, bem como alterações na expressão dos genes de reparo do DNA participariam dos efeitos de bioestimulação que justificam as aplicações terapêutica de lasers de baixa potência.

BISTABLE PERFORMANCE OF CLOSELY COUPLED TWIN STRIPE LASERS.

Results are given for bistable effects in closely coupled twin stripe lasers. These devices use controlled adjustment of asymmetric transverse optical gain to obtain bistability. Various bistable effects have been observed. Initially the authors reported a large light/current hysteresis loop obtained as the drive current to the laser was raised and lowered. Information concerning the bistable mechanisms was then obtained by applying small current pulses into each stripe. It was thus found that bistability was involved with the switching from one stable laser waveguiding mechanism to another. More recently the experimental measurement system has been much improved. Through the use of computer control of motorised micromovements and computer controlled data management, time resolved near and far field, and charge carrier concentration distribution measurements have been more accurately carried out. The paper will outline briefly this system, and report on how it has helped to reveal new mechanisms of bistability in twin stripe lasers.

A CMOS analogue predistortion circuit for wideband optical fibre links

The laser is a major source of nonlinearity for optical fibre communication systems. In this paper, we propose a CMOS analogue predistortion circuit to reduce laser nonlinearity for wideband optical fibre links. The circuit uses a nonlinearity having the inverse transfer characteristic of the directly modulated vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). It is shown by post-layout simulation that the predistortion circuit shows 12dBm improvement in the optical fibre system. The optical fibre transmitter front-end with predistortion lineariser is being fabricated using the austriamicrosystems (AMS) 0.3 5μm CMOS technology.