High-Speed Semiconductor Lasers based on Low-Dimensional Active Materials for Optical Telecommunication

The scope of this work is the fundamental growth, tailoring and characterization of self-organized indium arsenide quantum dots (QDs) and their exploitation as active region for diode lasers emitting in the 1.55 µm range. This wavelength regime is especially interesting for long-haul telecommunications as optical fibers made from silica glass have the lowest optical absorption. Molecular Beam Epitaxy is utilized as fabrication technique for the quantum dots and laser structures. The results presented in this thesis depict the first experimental work for which this reactor was used at the University of Kassel. Most research in the field of self-organized quantum dots has been conducted in the InAs/GaAs material system. It can be seen as the model system of self-organized quantum dots, but is not suitable for the targeted emission wavelength. Light emission from this system at 1.55 µm is hard to accomplish. To stay as close as possible to existing processing technology, the In(AlGa)As/InP (100) material system is deployed. Depending on the epitaxial growth technique and growth parameters this system has the drawback of producing a wide range of nano species besides quantum dots. Best known are the elongated quantum dashes (QDash). Such structures are preferentially formed, if InAs is deposited on InP. This is related to the low lattice-mismatch of 3.2 %, which is less than half of the value in the InAs/GaAs system. The task of creating round-shaped and uniform QDs is rendered more complex considering exchange effects of arsenic and phosphorus as well as anisotropic effects on the surface that do not need to be dealt with in the InAs/GaAs case. While QDash structures haven been studied fundamentally as well as in laser structures, they do not represent the theoretical ideal case of a zero-dimensional material. Creating round-shaped quantum dots on the InP(100) substrate remains a challenging task. Details of the self-organization process are still unknown and the formation of the QDs is not fully understood yet. In the course of the experimental work a novel growth concept was discovered and analyzed that eases the fabrication of QDs. It is based on different crystal growth and ad-atom diffusion processes under supply of different modifications of the arsenic atmosphere in the MBE reactor. The reactor is equipped with special valved cracking effusion cells for arsenic and phosphorus. It represents an all-solid source configuration that does not rely on toxic gas supply. The cracking effusion cell are able to create different species of arsenic and phosphorus. This constitutes the basis of the growth concept. With this method round-shaped QD ensembles with superior optical properties and record-low photoluminescence linewidth were achieved. By systematically varying the growth parameters and working out a detailed analysis of the experimental data a range of parameter values, for which the formation of QDs is favored, was found. A qualitative explanation of the formation characteristics based on the surface migration of In ad-atoms is developed. Such tailored QDs are finally implemented as active region in a self-designed diode laser structure. A basic characterization of the static and temperature-dependent properties was carried out. The QD lasers exceed a reference quantum well laser in terms of inversion conditions and temperature-dependent characteristics. Pulsed output powers of several hundred milli watt were measured at room temperature. In particular, the lasers feature a high modal gain that even allowed cw-emission at room temperature of a processed ridge wave guide device as short as 340 µm with output powers of 17 mW. Modulation experiments performed at the Israel Institute of Technology (Technion) showed a complex behavior of the QDs in the laser cavity. Despite the fact that the laser structure is not fully optimized for a high-speed device, data transmission capabilities of 15 Gb/s combined with low noise were achieved. To the best of the author`s knowledge, this renders the lasers the fastest QD devices operating at 1.55 µm. The thesis starts with an introductory chapter that pronounces the advantages of optical fiber communication in general. Chapter 2 will introduce the fundamental knowledge that is necessary to understand the importance of the active region`s dimensions for the performance of a diode laser. The novel growth concept and its experimental analysis are presented in chapter 3. Chapter 4 finally contains the work on diode lasers.

Metallische Nanopartikel auf Quarz

This work presents the developement of an chemically stable and easy to produce in situ sensor for fast and reliable detection of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in low nanomolar concentrations. Metallic nanoparticles on dielectric substrates werde used for the rst time with surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) in combination with shifted excitation Raman difference spectroscopy (SERDS). The preparation of the metallic nanoparticle ensembles with Volmer-Webergrowth is described first. The nanoparticles are characterized with both, optical spectroscopy and atomic force microscopy. The morphological properties of the nanoparticle ensembles are de ned by the mean axial ratio (a/b) and the mean equivalent radius (R Äq), respectively. The prepared and characterized nanoparticles were then used for intensive Raman spectroscopy measurements. Two sophisticated diode laser systems were used in cooperation with the TU Berlin, to carry out these experiments. The first step was to establish the ideal combination of excitation wavelength of the diode laser and the maximum of the surface plasmon resonance of the nanoparticle ensembles. From these results it was deduced, that for an optimum Raman signal the plasmon resonance maximum of the nanoparticle ensemble has to be red-shifted a few nanometeres in respect to the excitation wavelength. Different PAHs werde detected in concentrations of only 2 and 0.5 nmol/, respectively. Furthermore, the obtained results show an excellent reproducability. In addition the time dependence of the Raman signal intensity was investigated. The results of these measurements show, that only 2 minutes after placing the substrates in the molecular solution, a detectable Raman signal was generated. The maximum Raman signal, i.e. the time in which the molecular adsorption process is finished, was determined to about 10 minutes. In summary it was shown, that the used metallic nanoparticle ensembles are highly usable as substrates for SERS in combination with SERDS to detect PAHs in low nanomolar concentrations.

1.55 µm High-Speed QDs Lasers for Optical Telecommunication Applications

In this work investigation of the QDs formation and the fabrication of QD based semiconductor lasers for telecom applications are presented. InAs QDs grown on AlGaInAs lattice matched to InP substrates are used to fabricate lasers operating at 1.55 µm, which is the central wavelength for far distance data transmission. This wavelength is used due to its minimum attenuation in standard glass fibers. The incorporation of QDs in this material system is more complicated in comparison to InAs QDs in the GaAs system. Due to smaller lattice mismatch the formation of circular QDs, elongated QDs and quantum wires is possible. The influence of the different growth conditions, such as the growth temperature, beam equivalent pressure, amount of deposited material on the formation of the QDs is investigated. It was already demonstrated that the formation process of QDs can be changed by the arsenic species. The formation of more round shaped QDs was observed during the growth of QDs with As2, while for As4 dash-like QDs. In this work only As2 was used for the QD growth. Different growth parameters were investigated to optimize the optical properties, like photoluminescence linewidth, and to implement those QD ensembles into laser structures as active medium. By the implementation of those QDs into laser structures a full width at half maximum (FWHM) of 30 meV was achieved. Another part of the research includes the investigation of the influence of the layer design of lasers on its lasing properties. QD lasers were demonstrated with a modal gain of more than 10 cm-1 per QD layer. Another achievement is the large signal modulation with a maximum data rate of 15 Gbit/s. The implementation of optimized QDs in the laser structure allows to increase the modal gain up to 12 cm-1 per QD layer. A reduction of the waveguide layer thickness leads to a shorter transport time of the carriers into the active region and as a result a data rate up to 22 Gbit/s was achieved, which is so far the highest digital modulation rate obtained with any 1.55 µm QD laser. The implementation of etch stop layers into the laser structure provide the possibility to fabricate feedback gratings with well defined geometries for the realization of DFB lasers. These DFB lasers were fabricated by using a combination of dry and wet etching. Single mode operation at 1.55 µm with a high side mode suppression ratio of 50 dB was achieved.

El Califato de Touba como factor socio cultural relevante en la conformación de la geopolítica africana subsahariana occidental en el periodo 1960 - 1980

Esta investigación se tiene en cuenta al Califato de Touba ubicado en Senegal como factor relevante para el análisis de dinámicas regionales que dieron respuesta a la conformación geopolítica del África subsahariana occidental durante los años sesentas y ochentas.

Incidencia de la cooperación internacional para el desarrollo de las organizaciones internacionales en las políticas públicas de Nigeria. ¿Cooperación o injerencia política? una aproximación de la comisión para la energía de la ECOWAS. 2005 – 2011

La cooperación Internacional para el desarrollo ha jugado un papel determinante en las dinámicas de desarrollo de los países de África, sin embargo, las organizaciones internacionales que la promocionan tienen el riesgo de ser sesgadas por influencias de Estados que patrocinan la Cooperación Internacional, hecho que genera, irremediablemente, injerencia política; esto se puede ver reflejado en la ECOWAS y sus programas energéticos.

Prevalencia de síntomas osteomusculares en miembros superiores y los probables factores de riesgo asociados en los estudiantes de musica en una institución universitaria de Bogotá,Colombia, 2013

Los músicos por su práctica instrumental tienen una alta demanda de desempeño físico, especialmente de los miembros superiores y están expuestos a varios factores de riesgo biomecánico que pueden resultar en problemas de salud. Objetivo: determinar la prevalencia de sintomatología osteomuscular de miembros superiores y los probables factores de riesgo asociados, en los estudiantes expuestos a la actividad musical durante el segundo semestre del año 2013 en una institución universitaria de Bogotá, Colombia. Método: se realizó un estudio descriptivo de corte trasversal en 134 estudiantes de todos los semestres de música en una institución universitaria. Se aplicó el Cuestionario nórdico estandarizado para análisis de síntomas músculo esqueléticos y una encuesta ad hoc que contemplaba aspectos sociodemográficos y antecedentes académicos, patológicos, factores de exposición y hábitos. Resultados: Las prevalencias generales encontradas en el estudio, son similares a las que refieren algunos estudios revisados que contemplan ciertas variables afines a las que se estudiaron. La prevalencia de síntomas osteomusculares cervico-braquial fue de 77.9%. La prevalencia de molestias en cuello fue mayor en las mujeres (64.3%) que en los hombres (37.4%) (OR=3.02, IC 95%=1.26, 7.18). La prevalencia de síntomas en manos/muñecas que le impidió hacer su trabajo en los últimos 12 meses fue mayor en los estudiantes que refirieron alguna enfermedad (29.4%) que en los que no la manifestaron (10.2%), (OR=3.69, IC 95%=1.34, 10.19). La prevalencia de molestias en cuello que les impidió hacer su trabajo en los últimos 12 meses fue mayor en los estudiantes que practicaron algún pasatiempo con sus brazos (10.4%) versus los que no lo practicaron, cuya frecuencia fue 0.0%. Los instrumentos musicales de mayor práctica fueron cuerda y percusión y se asociaron a prevalencia de síntomas osteomusculares cérvico-braquiales con una distribución por segmentos similar. Los tiempos de práctica semanales y la antigüedad en la práctica, conduce a síntomas cervico-braquiales. Conclusiones: Este estudio coincide con la distribución de las prevalencias encontradas en poblaciones de estudiantes de música revisadas, con respecto a la sintomatología, a los segmentos cervico-braquiales de mayor afectación, a la significancia del género femenino con respecto al masculino, al tipo de instrumentos y a los tiempos de práctica entre otros. Esto plantea la necesidad de educar a nuestros músicos en la detección temprana de síntomas desde su formación de pregrado o quizás mucho antes.

Arte para despertar África : el adaptaísmo.

Resumen de los autores

El desempeño de Unamsil en el programa DDR durante el proceso de paz en Sierra Leona. Estudio de caso: los niños soldados. 1998-2005

El interés de este Estudio de Caso es investigar la manera en que la Misión de Paz de la ONU en Sierra Leona (UNAMSIL) redireccionó el programa Desarme, Desmovilización y Reintegración (DDR) hacia los niños soldados durante el post-conflicto en el país. Se analiza cómo a través de la coordinación de diferentes Agencias y Organizaciones Internacionales con UNAMSIL, el Gobierno y la Sociedad Civil hace posible que se refuerce el rol de los Interim Care Centers (ICCs) en donde se enfrentaron las necesidades esenciales de los menores excombatientes para lograr un mejor proceso de su desmovilización y reintegración. Se explica de igual forma, las diferentes herramientas que sirven para llevar a cabo la resolución del conflicto y la reconstrucción de la paz, enfocándose en el peacekeeping, peacemaking y peacebuilding, como mecanismos que ayudaron a crear un espacio seguro para los niños exsoldados. Por último, se exponen los alcances y límites de los ICCs con respecto a la reintegración de los menores excombatientes

La dimensión transnacional del movimiento feminista marroquí: génesis, desarrollo e impacto social (1980-2008)

Esta monografía busca explicar cómo han incidido el contexto internacional y las relaciones transnacionales en el movimiento feminista de Marruecos. De este modo, este estudio defiende que las Conferencias Mundiales sobre la Mujer de la ONU crearon una estructura de oportunidad política que favoreció el surgimiento y el desarrollo de este movimiento. Asimismo, dicho contexto construyó un espacio para que las activistas feministas marroquíes crearan y se insertaran en Redes de Defensa Transnacional, las cuales contribuyeron a cambiar la condición de la mujer en Marruecos, a través de reformas a los Códigos de Familia y Nacionalidad y el levantamiento de las reservas a la CEDAW. Para esto se hará un estudio interdisciplinario haciendo uso de la teoría de los movimientos sociales y del activismo transnacional. Igualmente, se utilizará una metodología cualitativa, principalmente a través de las herramientas del análisis de contenido y el trabajo de campo de la autora.

“El florecimiento del terrorismo islámico en el Sahel, un reto para la seguridad de Europa Occidental. Estudio de caso: Malí y España (2011- 2013)”

El objetivo central de este Estudio de Caso, consiste en investigar en qué sentido la proximidad geográfica y el hecho de que la región del Sahel constituya una zona de tránsito, influyen a que el crecimiento del terrorismo islámico en Malí comprenda una amenaza tanto para la seguridad nacional, como para la estabilidad de España. Se avanzará posteriormente con la descripción de herramientas específicas, tanto judiciales como de cooperación que el gobierno español ha buscado apoyar a nivel global y local, con el fin de repeler los desafíos que se generan como consecuencia del terrorismo; especial énfasis se hará, en aquellas medidas que este Estado europeo ha implementado con el propósito de enfrentar particularmente las amenazas que se generan hacia su territorio como resultado de la crisis terrorista en Malí.

De Jomtien a Dakar : deu anys d'educació per a tothom?. 'De Jomtien a Dakar : ¿diez años de educación para todos?'.

Resumen basado en el del autor. Resumen en catalán

Profesorado de secundaria y calidad de la educación : un marco de opciones políticas para la formación y el desarrollo profesional docente.

Monográfico con el título: 'El desafío de la calidad de la Educación Secundaria : una perspectiva comparada'. Resumen basado en el de la publicación

Pedagogía en la intervención socioeducativa con mujeres inmigradas

Resumen en inglés y catalán. Monográfico con el título: Perspectiva de género en la acción socioeducativa

Extension of spherical nonparametric estimators to nonisotropic kernels: An oceanographic application

In a recently published paper. spherical nonparametric estimators were applied to feature-track ensembles to determine a range of statistics for the atmospheric features considered. This approach obviates the types of bias normally introduced with traditional estimators. New spherical isotropic kernels with local support were introduced. Ln this paper the extension to spherical nonisotropic kernels with local support is introduced, together with a means of obtaining the shape and smoothing parameters in an objective way. The usefulness of spherical nonparametric estimators based on nonisotropic kernels is demonstrated with an application to an oceanographic feature-track ensemble.

Spherical nonparametric estimators applied to the UGAMP model integration for AMIP

The aim of this paper is essentially twofold: first, to describe the use of spherical nonparametric estimators for determining statistical diagnostic fields from ensembles of feature tracks on a global domain, and second, to report the application of these techniques to data derived from a modern general circulation model. New spherical kernel functions are introduced that are more efficiently computed than the traditional exponential kernels. The data-driven techniques of cross-validation to determine the amount elf smoothing objectively, and adaptive smoothing to vary the smoothing locally, are also considered. Also introduced are techniques for combining seasonal statistical distributions to produce longer-term statistical distributions. Although all calculations are performed globally, only the results for the Northern Hemisphere winter (December, January, February) and Southern Hemisphere winter (June, July, August) cyclonic activity are presented, discussed, and compared with previous studies. Overall, results for the two hemispheric winters are in good agreement with previous studies, both for model-based studies and observational studies.