Dynamics of free-running, pump-modulated and coupled semiconductor and solid-state lasers

The output of a laser is a high frequency propagating electromagnetic field with superior coherence and brightness compared to that emitted by thermal sources. A multitude of different types of lasers exist, which also translates into large differences in the properties of their output. Moreover, the characteristics of the electromagnetic field emitted by a laser can be influenced from the outside, e.g., by injecting an external optical field or by optical feedback. In the case of free-running solitary class-B lasers, such as semiconductor and Nd:YVO4 solid-state lasers, the phase space is two-dimensional, the dynamical variables being the population inversion and the amplitude of the electromagnetic field. The two-dimensional structure of the phase space means that no complex dynamics can be found. If a class-B laser is perturbed from its steady state, then the steady state is restored after a short transient. However, as discussed in part (i) of this Thesis, the static properties of class-B lasers, as well as their artificially or noise induced dynamics around the steady state, can be experimentally studied in order to gain insight on laser behaviour, and to determine model parameters that are not known ab initio. In this Thesis particular attention is given to the linewidth enhancement factor, which describes the coupling between the gain and the refractive index in the active material. A highly desirable attribute of an oscillator is stability, both in frequency and amplitude. Nowadays, however, instabilities in coupled lasers have become an active area of research motivated not only by the interesting complex nonlinear dynamics but also by potential applications. In part (ii) of this Thesis the complex dynamics of unidirectionally coupled, i.e., optically injected, class-B lasers is investigated. An injected optical field increases the dimensionality of the phase space to three by turning the phase of the electromagnetic field into an important variable. This has a radical effect on laser behaviour, since very complex dynamics, including chaos, can be found in a nonlinear system with three degrees of freedom. The output of the injected laser can be controlled in experiments by varying the injection rate and the frequency of the injected light. In this Thesis the dynamics of unidirectionally coupled semiconductor and Nd:YVO4 solid-state lasers is studied numerically and experimentally.

Multi-criteria seismic hazard evaluation for Bangalore city, India

Different seismic hazard components pertaining to Bangalore city,namely soil overburden thickness, effective shear-wave velocity, factor of safety against liquefaction potential, peak ground acceleration at the seismic bedrock, site response in terms of amplification factor, and the predominant frequency, has been individually evaluated. The overburden thickness distribution, predominantly in the range of 5-10 m in the city, has been estimated through a sub-surface model from geotechnical bore-log data. The effective shear-wave velocity distribution, established through Multi-channel Analysis of Surface Wave (MASW) survey and subsequent data interpretation through dispersion analysis, exhibits site class D (180-360 m/s), site class C (360-760 m/s), and site class B (760-1500 m/s) in compliance to the National Earthquake Hazard Reduction Program (NEHRP) nomenclature. The peak ground acceleration has been estimated through deterministic approach, based on the maximum credible earthquake of M-W = 5.1 assumed to be nucleating from the closest active seismic source (Mandya-Channapatna-Bangalore Lineament). The 1-D site response factor, computed at each borehole through geotechnical analysis across the study region, is seen to be ranging from around amplification of one to as high as four times. Correspondingly, the predominant frequency estimated from the Fourier spectrum is found to be predominantly in range of 3.5-5.0 Hz. The soil liquefaction hazard assessment has been estimated in terms of factor of safety against liquefaction potential using standard penetration test data and the underlying soil properties that indicates 90% of the study region to be non-liquefiable. The spatial distributions of the different hazard entities are placed on a GIS platform and subsequently, integrated through analytical hierarchal process. The accomplished deterministic hazard map shows high hazard coverage in the western areas. The microzonation, thus, achieved is envisaged as a first-cut assessment of the site specific hazard in laying out a framework for higher order seismic microzonation as well as a useful decision support tool in overall land-use planning, and hazard management. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Metallo beta lactamase producing Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii

This study aims in identifying MBLs particularly Zn requiring Molecular Class B enzymes produced by Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii. The resistance by these organisms are in a rise against all antibiotics including carbapenems and no prescribed CLSI guidelines is available for detecting them. Clinical isolates antibiotic susceptibility was determined by number of phenotypic tests by addition of 50mM of 10 mu l zinc as cofactor for metallo beta lactamase production along with 0.5M ETDA of 5 mu l (930 mu g per disk) plain disks. Increase in zone size of the meropenem -EDTA disk compared to the meropenem disk without EDTA was recorded positive. For Zn requiring MBLs zone towards both disks of EDTA and Zn along with meropenem is detected by DDST.

Optimal Parameterized Policies for Resource Allocation in Communication Networks

The problem of finding optimal parameterized feedback policies for dynamic bandwidth allocation in communication networks is studied. We consider a queueing model with two queues to which traffic from different competing flows arrive. The queue length at the buffers is observed every T instants of time, on the basis of which a decision on the amount of bandwidth to be allocated to each buffer for the next T instants is made. We consider two different classes of multilevel closed-loop feedback policies for the system and use a two-timescale simultaneous perturbation stochastic approximation (SPSA) algorithm to find optimal policies within each prescribed class. We study the performance of the proposed algorithm on a numerical setting and show performance comparisons of the two optimal multilevel closedloop policies with optimal open loop policies. We observe that closed loop policies of Class B that tune parameters for both the queues and do not have the constraint that the entire bandwidth be used at each instant exhibit the best results overall as they offer greater flexibility in parameter tuning. Index Terms — Resource allocation, dynamic bandwidth allocation in communication networks, two-timescale SPSA algorithm, optimal parameterized policies. I.

Conjugated linoleic acid and atherosclerosis: no effect on molecular markers of cholesterol homeostasis in THP-1 macrophages

Macrophage cholesterol homeostasis is a key process involved in the initiation and progression of atherosclerosis. Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) regulate the transcription of the genes involved in cholesterol homeostasis and thus represent an important therapeutic target in terms of reducing atherosclerosis. Conjugated linoleic acid (CLA) is a potent anti-atherogenic dietary fatty acid in animal models of atherosclerosis and is capable of activating PPARs in vitro and in vivo. Therefore, this study examined whether the anti-atherogenic effects of CLA in vivo could be ascribed to altered cholesterol homeostasis in macrophages and macrophage derived foam cells. Of several genes that regulate cholesterol homeostasis investigated, CLA had most effect on the class B scavenger receptor CD36. The cis-9,trans-11 CLA (c9,t11-CLA) and trans-10,cis-12 CLA (t10,c12-CLA) isomers augmented CD36 mRNA expression (P

FROM ASCRIPTION TO ACHIEVEMENT - ORIGINS, EDUCATION AND ENTRY TO THE LABOR-FORCE IN THE REPUBLIC OF IRELAND DURING THE 20TH-CENTURY

This paper examines the relationship between class of origin, educational attainment, and class of entry to the labour force, in three cohorts of men in the Republic of Ireland using data collected in 1987. The three cohorts comprise men born (i) before 1937; (ii) between 1937 and 1949; and (iii) between 1950 and 1962. The paper assesses the degree of change over the three cohorts in respect of (a) the gross relationship between origins and entry class; (b) the partial effect (controlling for education) of origin class on entry class; (c) the partial effect of education (controlling for origins) on class of entry. In broad terms the liberal theory of industrialism would imply a movement, over the three cohorts, towards (a) increasing social fluidity; (b) a weakening of the partial effect of origin class; (c) a strengthening of the partial effect of education. These latter two trends should be particularly noticeable in the youngest cohort, which would, to some degree, have benefited from the introduction of free post-primary education in Ireland in 1967.

Our results provide almost no support for these hypotheses. We find that patterns of social fluidity in the origin/entry relationship remain unchanged over the cohorts. The partial effect of class remains relatively constant; and, while the partial effect of education on entry class changes over the cohorts, the most striking result in this area is the declining returns to higher levels of education. While the average level of educational attainment increased over the three cohorts, the advantages accruing to the possession of higher levels of education simultaneously diminished. Taken together our results suggest that, in Ireland, those classes that have historically enjoyed advantages in access to more desirable entry positions in the labour market have been remarkably adept at retaining their advantages during the course of industrialization and through the various educational and other labour market changes that have accompanied this process.

Insulin-like growth factor binding protein-3 mediates vascular repair by enhancing nitric oxide generation

Insulin-like growth factor binding protein (IGFBP)-3 modulates vascular development by regulating endothelial progenitor cell (EPC) behavior, specifically stimulating EPC cell migration. This study was undertaken to investigate the mechanism of IGFBP-3 effects on EPC function and how IGFBP-3 mediates cytoprotection following vascular injury.

Toxicity of mildly modified low-density lipoproteins to cultured retinal capillary endothelial cells and pericytes

To investigate the role of modified low-density lipoproteins (LDL) in the pathogenesis of diabetic retinopathy, we studied the cytotoxicity of normal and mildly modified human LDL to bovine retinal capillary endothelial cells and pericytes in vitro. Pooled LDL was incubated (in phosphate-buffered saline-EDTA, 3 days, 37 degrees C) under 1) nitrogen with additional chelating agents and 2) air, to prepare normal and minimally oxidized LDL, respectively. Similar conditions, but with the addition of 50 mM D-glucose, were used to prepare glycated and glycoxidized LDL. None of the LDL preparations was recognized by the macrophage scavenger receptor, confirming limited modification. Retinal capillary endothelial cells and pericytes were grown to confluence and then exposed for 2 or 3 days to serum-free medium (1% albumin) supplemented with normal or modified LDL (100 mg/l) or to serum-free medium alone. Cytotoxicity was assessed by cell counting (live and total cells) and by cell protein determination. Compared with normal LDL, modified LDL were cytotoxic to both cell types at both time points, causing highly significant decreases in live and total cell counts (P <0.001) (analysis of variance). Reductions in cell protein also were significant for pericytes at day 3 (P = 0.016) and of borderline significance for endothelial cells at day 2 (P = 0.05) and day 3 (P = 0.063). Cytotoxicity increased as follows: normal <glycated <or = minimally oxidized <glycoxidized LDL. We conclude that, in diabetes, mild modification of LDL resulting from separate or combined processes of glycation and oxidation may contribute to chronic retinal capillary injury and thus to the development of diabetic retinopathy.

Migrações, geografia escolar e educação para a cidadania

Relatório da prática de ensino supervisionada, Mestrado em Ensino da História e da Geografia, Universidade de Lisboa, 2011

Estudo de uma bomba de calor de expansão direta assistida por energia solar para a preparação de AQS

Este estudo consiste na caracterização da eficiência energética de uma bomba de calor de expansão direta que utiliza a energia solar como fonte térmica. De uma forma geral, teve-se a obrigação de procurar cada vez mais recursos renováveis e neste sentido a bomba de calor de expansão direta tem um papel importante no aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS). Como ponto de partida, foi realizada uma descrição detalhada sobre todos os equipamentos da bomba de calor e elaborado um desenho técnico que identifica todos os componentes. No laboratório (casa inteligente) realizaram-se vários ensaios a fim de interpretar com rigor os resultados obtidos do desempenho da bomba de calor (COP) e do fator médio de desempenho sazonal (SPF). No início, realizaram-se ensaios para determinar as perdas estáticas do sistema termodinâmico, de seguida foram elaborados ensaios segundo a norma EN 16147 e por fim, ensaios de acordo com o perfil de utilização de AQS definido. No estudo experimental do COP, obteve-se uma elevada eficiência energética com um valor médio de 4,12. O COP aumenta para valores médios de 5 quando a temperatura de água no termoacumulador desce para 35ºC. Verificou-se que durante o período diurno o COP aumenta aproximadamente de 10% relativamente ao período noturno. A potência elétrica é mais elevada (450W) quando a água no termoacumulador está perto da temperatura desejável (55ºC), originando um esforço maior da bomba de calor. No estudo experimental do SPF, verificou-se que nos ensaios segundo a norma EN16147 os valores obtidos variaram entre 1,39 e 1,50 (Classe “B”). No estudo realizado de acordo com o perfil de utilização de AQS definido pelo utilizador, o SPF é superior em 12% relativamente ao obtido segundo os ensaios realizados de acordo a norma EN16147. Verificou-se que o aumento da temperatura do ar exterior implica um aumento do SPF (cerca de 2% a 5%), enquanto a energia solar não influência nos resultados.

Käyttövarmuusanalyysin tuottama tärkeysjärjestys elintarviketeollisuuden prosessilaitteille – Suuntaviivat kustannustietoisen kunnossapitostrategian luomiselle

Hallitsematon ja reaktiivinen kunnossapito on eräs tuotannon suurimpia kustannustekijöistä. Suunnitelmallisesti ja systemaattisesti johdettuna kunnossapito on tuotantotehokkuuden suurin vaikuttaja. Merkittävä osa tuotannon tehokkuuden ylläpidosta saavutetaan laitteiden käyttövarmuudella. Käyttövarmuuden saaminen hallintaan perustuu ennakoivan kunnossapidon määrän kasvattamiseen. Samalla korjaavan kunnossapidon kustannusriski laskee ja siihen käytetty panos vähenee. Huonolla kunnossapidon suunnitelmallisuudella on päinvastaiset vaikutukset. Tavoitteena on määritellä prosessilaitteiden käyttövarmuuksiin perustuva laitekriittisyys. Tutkimuksessa yhdistetään riskien arviointimenetelmiä, joilla keskimääräiset vikavälit ja seuraukset valmistukseen mallinnetaan. Kriittisyystekijöitä ovat käytettävyys, luotettavuus, kustannustekijät, turvallisuus ja ympäristövaikutukset. Tekijöiden arvottamiseen kehitettiin riksianalyysitaulukko. Kriittisyysluokat jaettiin kolmeen kategoriaan, joista A on kriittisin, B keskinkertainen ja C on matalin luokka. Lähtötietojen keräys toteutettiin triangulaatiomenetelmää soveltaen. Empiirisessä osassa HKScan Oy:n lihanjalostustehtaan jauheliha- ja kestomakkaraosastojen laitteet jaettiin A-, B- ja C-luokkiin. Kriittisimpiä laitteita oli 20 prosenttia analysoidusta laitemäärästä. Nämä A-luokkaan sijoitetut laitteet aiheuttavat 80 prosenttia kustannusriskeistä. B-luokkaan kuuluu 50 prosenttia ja C-luokkaan 30 prosenttia laitteista. Luokittelusta erotettiin havaitut turvallisuusriskit riskienhallinnan toimenpiteitä varten. Kustannustietoinen kriittisyysluokittelu on pohja kunnossapitostrategian rakentamiselle. Tämän avuksi esitettiin taulukot huolto-ohjelman luomiseen ja luokituksien hyödyntämiseen päivittäisessä toiminnassa.

Régulation de l'activité transcriptionnelle de PPARgamma via l'activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a : potentiel anti-athérosclérotique

Les sécrétines peptidiques de l’hormone de croissance (GHRPs) constituent une classe de peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance (GH). Cette activité est médiée par leur liaison à un récepteur couplé aux protéines G : le récepteur des sécrétines de l’hormone de croissance (GHS-R1a), identifié subséquemment comme le récepteur de la ghréline. La ghréline est un peptide de 28 acides aminés sécrété principalement par les cellules de la muqueuse de l’estomac, qui exerce de nombreux effets périphériques indépendamment de la sécrétion de l’hormone de croissance. Les effets indépendants de la sécrétion de GH incluent, entre autres, des actions sur le contrôle de la prise de nourriture, le métabolisme énergétique, la fonction cardiaque, le système immunitaire et la prolifération cellulaire. L’étude de la distribution périphérique des sites de liaison des GHRPs nous a permis d’identifier un second site, le CD36, un récepteur scavenger exprimé dans plusieurs tissus dont le myocarde, l’endothélium de la microvasculature et les monocytes/macrophages. Le CD36 exprimé à la surface du macrophage joue un rôle clé dans l’initiation du développement de l’athérosclérose par la liaison et l’internalisation des lipoprotéines de faible densité oxydées (LDLox) dans l’espace sous-endothélial de l’artère. L’hexaréline, un analogue GHRP, a été développé comme agent thérapeutique pour stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance par l’hypophyse. Sa propriété de liaison aux récepteurs GHS-R1a et CD36 situés en périphérie et particulièrement sa capacité d’interférer avec la liaison des LDLox par le CD36 nous ont incité à évaluer la capacité de l’hexaréline à moduler le métabolisme lipidique du macrophage. L’objectif principal de ce projet a été de déterminer les effets de l’activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a, par l’hexaréline et la ghréline, le ligand endogène du GHS-R1a, sur la physiologie du macrophage et de déterminer son potentiel anti-athérosclérotique. Les résultats montrent premièrement que l’hexaréline et la ghréline augmentent l’expression des transporteurs ABCA1 et ABCG1, impliqués dans le transport inverse du cholestérol, via un mécanisme contrôlé par le récepteur nucléaire PPARγ. La régulation de l’activité transcriptionnelle de PPARγ par l’activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a se fait indépendamment de la présence du domaine de liaison du ligand (LBD) de PPARγ et est conséquente de changements dans l’état de phosphorylation de PPARγ. Une étude plus approfondie de la signalisation résultant de la liaison de la ghréline sur le GHS-R1a révèle que PPARγ est activé par un mécanisme de concertation entre les voies de signalisation Gαq/PI3-K/Akt et Fyn/Dok-1/ERK au niveau du macrophage. Le rôle de PPARγ dans la régulation du métabolisme lipidique par l’hexaréline a été démontré par l’utilisation de macrophages de souris hétérozygotes pour le gène de Ppar gamma, qui présentent une forte diminution de l’activation des gènes de la cascade métabolique PPARγ-LXRα-transporteurs ABC en réponse à l’hexaréline. L’injection quotidienne d’hexaréline à un modèle de souris prédisposées au développement de l’athérosclérose, les souris déficientes en apoE sous une diète riche en cholestérol et en lipides, se traduit également en une diminution significative de la présence de lésions athérosclérotiques correspondant à une augmentation de l’expression des gènes cibles de PPARγ et LXRα dans les macrophages péritonéaux provenant des animaux traités à l’hexaréline. L’ensemble des résultats obtenus dans cette thèse identifie certains nouveaux mécanismes impliqués dans la régulation de PPARγ et du métabolisme du cholestérol dans le macrophage via les récepteurs CD36 et GHS-R1a. Ils pourraient servir de cibles thérapeutiques dans une perspective de traitement des maladies cardiovasculaires.

Le récepteur CD36 : implication dans le développement de l'athérosclérose et dans le recrutement des leucocytes aux sites inflammatoires

Le CD36 est un récepteur éboueur de classe B exprimé par plusieurs types cellulaires dont les macrophages et les cellules endothéliales de la microvasculature. Le CD36 présente une haute affinité de liaison pour les ligands lipidiques tels que les lipoprotéines oxydées de basse densité (LDLox). De part sa capacité à internaliser les LDLox au niveau des macrophages et de son implication dans la formation des cellules spumeuses, le CD36 joue un rôle critique dans le développement des lésions athérosclérotiques. Nous avons testé l'hypothèse selon laquelle le EP 80317, un ligand synthétique sélectif du CD36, exerce des effets anti-athérosclérotiques chez les souris déficientes en apolipoprotéine E. Un traitement prolongé (12 semaines) avec le EP 80317 réduit fortement (de 51%) la surface des lésions athérosclérotiques par comparaison aux souris témoins. L'effet anti-athérosclérotique est associé à une diminution des taux de cholestérol plasmatique, à une réduction de l’internalisation des LDLox au niveau des macrophages et à une augmentation de l’expression des protéines impliquées dans le transport inverse du cholestérol. De plus, un traitement par le EP 80317 est également associé une diminution de l’expression aortique et plasmatique de protéines pro-inflammatoires. Nos études ont aussi montré un rôle pour le CD36 dans le recrutement des phagocytes mononucléés au niveau des lésions athérosclérotiques, tel que démontré par une réduction de l’accumulation des phagocytes mononucléés radiomarqués CD36–/– par rapport aux cellules CD36+/+. À l’échelle moléculaire, nous avons montré que les phospholipides oxydés induisent la phosphorylation de la kinase Pyk2 des podosomes des monocytes/macrophages de manière dépendante de l’expression du CD36 et de Src. Cette phosphorylation est atténuée par un traitement par le EP80317. Nos résultats appuient le rôle important du CD36 dans l’athérosclérose et suggèrent que les ligands synthétiques qui modulent la fonction du CD36 représentent potentiellement une nouvelle classe d'agents anti-athérosclérotiques. Le CD36 exprimé par les cellules endothéliales de la microvasculature est un récepteur de l’hétérodimère protéique S100A8/A9. Ces protéines s’associent à l’acide arachidonique intracellulaire (AA) des neutrophiles polymorphonucléaires (PMN) et le complexe S100A8/A9/AA peut être sécrété par les PMN activés au contact de l’endothélium. Nous avons vérifié l’hypothèse selon laquelle le CD36 exprimé par la microvasculature est impliqué dans le métabolisme transcellulaire de l’AA par la liaison du complexe S100A8/A9/AA et la réponse inflammatoire. Chez deux modèles murins d'inflammation aiguë (ischémie/reperfusion des membres inférieurs et poche d’air dorsale), nous avons observé que la réponse inflammatoire, notamment l’accumulation des PMN au niveau des sites inflammatoires, est diminuée en moyenne de 63% chez les souris CD36-/-. De même, un traitement par le EP 80317 ou par les anticorps anti-S100A8/A9 diminue chacun de 60% en moyenne l’extravasation des PMN vers les tissus inflammatoires. L’administration simultanée des deux traitements n’a aucun effet supplémentaire, et ces traitements n’exercent aucun effet chez les souris CD36-/-. Nos résultats appuient le rôle du récepteur CD36 de la microvasculature dans la régulation de la réponse inflammatoire. L’utilisation des ligands synthétiques du CD36 pourrait représenter une nouvelle avenue thérapeutique dans le traitement des réponses inflammatoires aiguës.

Application du SPR dans le criblage des ligands synthétiques du CD36 et sa validation

Le CD36 est un récepteur de type éboueur de classe B exprimé à la surface de nombreux types cellulaires dont les macrophages, les cellules endothéliales de la microvasculature et les plaquettes. Ce récepteur multiligand est impliqué dans plusieurs processus pathologiques notamment l’athérosclérose, l’angiogénèse et la malaria via la liaison spécifique de ligands comme les lipoprotéines oxydées de basse densité, la thrombospondine-1 et la protéine PfEMP-1, respectivement. Les peptides de la relâche de l’hormone de croissance (GHRP) ont été identifiés comme les premiers ligands synthétiques du CD36. Afin de développer de nouveaux ligands synthétiques du CD36, l’établissement d’une méthode de criblage est essentiel pour découvrir des composés avec une liaison de haute affinité pour ce récepteur. Pour y parvenir, nous avons surexprimé le domaine extracellulaire du CD36 humain dans les cellules d’insectes Sf9. La protéine soluble purifiée par chromatographie d’affinité fut immobilisée à la surface d’une plaque de résonance de plasmons de surface (SPR) pour les études de liaison. La méthodologie développée a permis de caractériser les ligands du CD36 en déterminant leurs constantes de dissociation (KD), et d’établir une relation structure-activité des ligands de la famille des azapeptides, des composés dérivés du GHRP-6. Afin de valider la méthode par spectroscopie SPR, une corrélation a été établie entre les valeurs de KD obtenues en SPR et les valeurs d’CI50 de courbes d’inhibition de la phosphorylation des MAP kinases JNK1/2 induite par un phospholipide oxydé, le POVPC, en présence de concentrations croissantes de ligands du CD36 dans les macrophages RAW 264.7.