Diffraction properties of ultrashort pulsed beams with arbitrary temporal profiles studied with a volume holographic grating

Using modified two- dimensional coupled- wave theory, the diffraction properties of ultrashort pulsed beams with arbitrary temporal profiles are studied with a volume holographic grating. Analytical expressions for the profiles of the transmitted and diffracted beams are obtained. It is shown that the Bragg selectivity bandwidth of the volume grating can be influenced by the geometry parameter. Numerical results are illustrated for three different temporal profiles. For different temporal profiles, the ratios of the diffraction bandwidths to input bandwidths are discussed.

Measuring temporal fluctuation on femtosecond scale in a random medium

We report an observation of femtosecond optical fluctuations of transmitted light when a coherent femtosecond pulse propagates through a random medium. They are a result of random interference among scattered waves coming from different trajectories in the time domain. Temporal fluctuations are measured by using cross-correlated frequency optical gating. It is shown that a femtosecond pulse will be broadened and distorted in pulse shape while it is propagating in random medium. The real and imaginary components of transmitted electric field are also distorted severely. The average of the fluctuated transmission pulses yields a smooth profile, probability functions show good agreement with Gaussian distribution. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

I. The crystal structure of potassium bis(tricyanovinyl)amine. II. Nuclear magnetic resonance studies of alkali halide solutions. III. Elucidation of the intramolecular hydrogen bond in acetylacetone by the deuterium isotope effect on the chemical shift of the bridge hydrogen

Part I

Potassium bis-(tricyanovinyl) amine, K⁺N[C(CN)=C(CN)₂]₂^-, crystallizes in the monoclinic system with the space group Cc and lattice constants, a = 13.346 ± 0.003 Å, c = 8.992 ± 0.003 Å, B = 114.42 ± 0.02°, and Z = 4. Three dimensional intensity data were collected by layers perpendicular to b* and c* axes. The crystal structure was refined by the least squares method with anisotropic temperature factor to an R value of 0.064.

The average carbon-carbon and carbon-nitrogen bond distances in –C-CΞN are 1.441 ± 0.016 Å and 1.146 ± 0.014 Å respectively. The bis-(tricyanovinyl) amine anion is approximately planar. The coordination number of the potassium ion is eight with bond distances from 2.890 Å to 3.408 Å. The bond angle C-N-C of the amine nitrogen is 132.4 ± 1.9°. Among six cyano groups in the molecule, two of them are bent by what appear to be significant amounts (5.0° and 7.2°). The remaining four are linear within the experimental error. The bending can probably be explained by molecular packing forces in the crystals.

Part II

The nuclear magnetic resonance of ⁸¹Br and ¹²⁷I in aqueous solutions were studied. The cation-halide ion interactions were studied by studying the effect of the Li⁺, Na⁺, K⁺, Mg⁺⁺, Cs⁺ upon the line width of the halide ions. The solvent-halide ion interactions were studied by studying the effects of methanol, acetonitrile, and acetone upon the line width of ⁸¹Br and ¹²⁷I in the aqueous solutions. It was found that the viscosity plays a very important role upon the halide ions line width. There is no specific cation-halide ion interaction for those ions such as Mg⁺⁺, Di⁺, Na⁺, and K⁺, whereas the Cs⁺ - halide ion interaction is strong. The effect of organic solvents upon the halide ion line width in aqueous solutions is in the order acetone ˃ acetonitrile ˃ methanol. It is suggested that halide ions do form some stable complex with the solvent molecules and the reason Cs⁺ can replace one of the ligands in the solvent-halide ion complex.

Part III

An unusually large isotope effect on the bridge hydrogen chemical shift of the enol form of pentanedione-2, 4(acetylacetone) and 3-methylpentanedione-2, 4 has been observed. An attempt has been made to interpret this effect. It is suggested from the deuterium isotope effect studies, temperature dependence of the bridge hydrogen chemical shift studies, IR studies in the OH, OD, and C=O stretch regions, and the HMO calculations, that there may probably be two structures for the enol form of acetylacetone. The difference between these two structures arises mainly from the electronic structure of the π-system. The relative population of these two structures at various temperatures for normal acetylacetone and at room temperature for the deuterated acetylacetone were calculated.

Incremental Control Synthesis for Robotics in the Presence of Temporal Logic Specifications

This thesis presents methods for incrementally constructing controllers in the presence of uncertainty and nonlinear dynamics. The basic setting is motion planning subject to temporal logic specifications. Broadly, two categories of problems are treated. The first is reactive formal synthesis when so-called discrete abstractions are available. The fragment of linear-time temporal logic (LTL) known as GR(1) is used to express assumptions about an adversarial environment and requirements of the controller. Two problems of changes to a specification are posed that concern the two major aspects of GR(1): safety and liveness. Algorithms providing incremental updates to strategies are presented as solutions. In support of these, an annotation of strategies is developed that facilitates repeated modifications. A variety of properties are proven about it, including necessity of existence and sufficiency for a strategy to be winning. The second category of problems considered is non-reactive (open-loop) synthesis in the absence of a discrete abstraction. Instead, the presented stochastic optimization methods directly construct a control input sequence that achieves low cost and satisfies a LTL formula. Several relaxations are considered as heuristics to address the rarity of sampling trajectories that satisfy an LTL formula and demonstrated to improve convergence rates for Dubins car and single-integrators subject to a recurrence task.

Tendência temporal do índice de massa corporal em alistados do Brasil (1980-2005)

Apesar da crescente prevalência da obesidade em países desenvolvidos e em desenvolvimento, há pouca evidência da associação com fatores ambientais. Objetivos: Investigar a evolução temporal do IMC em jovens alistados do sexo masculino de 18 anos no Brasil entre 1980 e 2005; identificar pontos específicos de maior variância na série temporal e comparar pontos específicos no tempo, a evolução temporal do IMC com as mudanças socioeconômicas no Brasil. Métodos: O presente estudo explorou uma série temporal de 26 anos em homens brasileiros que se alistaram no período de 1980 a 2005. A amostra compreendeu cerca de 35-40% de todos os jovens brasileiros de 18 anos de idade. O peso corporal e a estatura foram obtidos no momento do exame médico durante o alistamento militar. Todas as mensurações antropométricas foram realizadas por pessoal especializado e treinado. As prevalências do sobrepeso e da obesidade foram calculadas com intervalos de confiança de 95%. Com a finalidade de testar a presença de heterocedasticidade na série do IMC, realizou-se o teste de Multiplicador de Lagrange (LM). Para os pontos no tempo, com oscilações acima da média do IMC, variáveis dummies foram testadas utilizando-se o modelo ARCH (Autoregressivo de Heterocedasticidade Condicionada), com um nível de significância de p <0,05. Para aqueles pontos no tempo com oscilações acima da média do IMC (anos de 1985, 1994 e 2000), variáveis dummy foram incluídos sob a hipótese foi de que a taxa de crescimento do IMC não fosse a mesma ao longo da série temporal. Para as possíveis explicações para os aumentos bruscos na curva do IMC, foram consideradas as alterações nos principais indicadores econômicos do Brasil (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada). Os fatores econômicos analisados foram: taxa de inflação anual, produção de alimentos, pobreza (%), o consumo de refrigerantes e o rendimento médio anual. Resultados: A prevalência de sobrepeso também passou de 4,5%, em 1980, para 12,5%, em 2005, um aumento de 2,6 vezes, enquanto a prevalência de obesidade aumentou de 0,5%, em 1980, para 1,9%, em 2005, um aumento de quase 300%, mas por comparação internacional estão abaixo da média. Particularmente em 1985-6 e 1994-5, houve um aumento acentuado e significativo do IMC. Em 1985-6, a média do IMC aumentou de 21,4 kg/m2 para 21,5 kg/m2 e, em 1994-5, a média do IMC médio aumentou de 21,7 kg/m2 para 21,9 kg/m2. Nesses dois pontos (1985-1986 e 1994-1995) ocorreram logo após duas grandes mudanças políticas econômicas que aumentaram o poder de compra da população. Em 1985-6, as mudanças foram principalmente relacionadas a fatores econômicos, tais como: a redução do nível de desigualdade social; aumento da renda familiar; redução da pobreza; o controle da inflação; aumento do tempo assistindo televisão e aumento do consumo de alimentos. Em 1994-5, além das mudanças no poder de compra, houve uma modificação na atividade física obrigatória nas escolas. Conclusão: O presente estudo mostrou um aumento abrupto da obesidade na população de homens jovens no Brasil em duas ocasiões durante esta série temporal (anos de 1985-6 e 1994-5), quando uma possível redução no gasto calórico e aumento do consumo de alimentos da população foram observados.

Isotope shift studies in the rare earths and lead

Isotope shifts of K_α1 x-ray transitions were measured for the Neodymium isotopes Nd 142, 143, 144, 145, 146, 148 and 150, the Samarium isotopes Sm 147, 148, 149, 150, 152 and 154, the Gadolinium isotopes Gd 154, 155, 156, 157, 158 and 160, the Dysprosium isotopes Dy 162 and 164, the Erbium isotopes Er 166, 168 and 170, the Hafnium isotopes Hf 178 and 180 and the Lead isotopes Pb 204, 206, 207 and 208. A curved crystal Cauchois spectrometer was used. The analysis of the measurement furnished the variation of the mean square charge radius of the nucleus, δ˂r²˃, for 23 isotope pairs. The experimental results were compared with theoretical values from nuclear models. Combining the x-ray shifts and the optical shifts in Nd and Sm yielded the optical mass shifts. An anomaly was observed in the odd-even shifts when the optical and the x-ray shifts were plotted against each other.

Temporal-space-transforming pulse-shaping system with a knife-edge apparatus for a high-energy laser facility

For the first time to our knowledge, in a high-energy laser facility with an output energy of 454.37 J, by using a temporal-space-transforming pulse-shaping system with our own design of a knife-edge apparatus, we obtained a quasi-square laser pulse. (c) 2005 Optical Society of America.

Variação temporal de uma comunidade fitoplanctônica do reservatório de APM-Manso através de modelagem ecológica tridimensional.

A ecologia de reservatórios, que são ecossistemas complexos, dinâmicos e artificiais, vem assumindo destaque no Brasil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da aplicação, no reservatório de APM-Manso, de um modelo ecológico tridimensional em estudos sobre a dinâmica fitoplanctônica, simulando a variação temporal do fitoplâncton para cenários distintos de carga de nutrientes. O modelo CAEDYM foi acoplado ao ELCOM e simulação foi realizada em duas etapas: uma hidrodinâmica e outra ecológica. Escolheu-se para as simulações o período de cinco meses, a partir de 1 de setembro de 2005. Foram construídos dois cenários de simulação, o primeiro contendo os valores reais de carga de nutrientes dos principais rios contribuintes medidos em campo, e o segundo com redução na carga nutricional destes rios, simulando um possível processo de substituição de áreas florestadas por áreas de pastagem na bacia do rio Manso. A comunidade fitoplanctônica simulada apresentou rápidas respostas à disponibilidade nutricional do ambiente, e os resultados obtidos corroboraram com diversas teorias sobre as estratégias adaptativas e sobre as dinâmicas algais. Dentre as classes simuladas, Bacillariophyceae e Cryptophyceae se mostraram mais sensíveis às reduções de carga, enquanto Chrolophyceae e Cyanophyceae, apesar de terem suas biomassas reduzidas, sofreram menos com o impacto, sugerindo estarem mais adaptadas à limitação de nutrientes. Os picos chuvosos influenciaram positivamente as taxas de crescimento das Bacillariophyceae apenas no Cenário 1, uma vez que a limitação por nutrientes foi mais decisiva para esta classe no Cenário 2. Observou-se em ambas as simulações uma tendência de substituição na dominância de Cyanophyceae por Chlorophyceae.

Optimization of Pulse Temporal Contrast in Optical Parametric Chirped Pulse Amplification

In optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA), the degradation of temporal contrast of the compressed signal pulse mainly results from spectral clipping in the grating stretcher with finite size of the optics, parametric fluorescence (PF) and the spectral variations transferred from temporal fluctuation of the pump pulse. The temporal contrast of the recompressed amplified pulse in the OPCPA system is studied numerically and a number of solutions are considered and optimized to achieve the highest temporal contrast.