Effect of quantum interference on a three-level atom driven by two laser fields

We study the effect of quantum interference on the population distribution and absorptive properties of a V-type three-level atom driven by two lasers of unequal intensities and different angular frequencies. Three coupling configurations of the lasers to the atom are analysed: (a) both lasers coupled to the same atomic transition, (b) each laser coupled to different atomic transition and (c) each laser coupled to both atomic transitions. Dressed stales for the three coupling configurations are identified, and the population distribution and absorptive properties of the weaker field are interpreted in terms of transition dipole moments and transition frequencies among these dressed states. In particular, we find that in the first two cases there is no population inversion between the bare atomic states, but the population can be trapped in a superposition of the dressed states induced by quantum interference and the stronger held. We show that the trapping of the population, which results from the cancellation of transition dipole moments, does not prevent the weaker field to be coupled to the cancelled (dark) transitions. As a result, the weaker field can be strongly amplified on transparent transitions. In the case of each laser coupled to both atomic transitions the population can be trapped in a linear superposition of the excited bare atomic states leaving the ground state unpopulated in the steady state. Moreover, we find that the absorption rate of the weaker field depends on the detuning of the strong field from the atomic resonances and the splitting between the atomic excited states. When the strong held is resonant to one of the atomic transitions a quasi-trapping effect appears in one of the dressed states. In the quasi-trapping situation all the transition dipole moments are different from zero, which allows the weaker field to be amplified on the inverted transitions. When the strong field is tuned halfway between the atomic excited states, the population is completely trapped in one of the dressed states and no amplification is found for the weaker field.

Design of microchannel free-space optical interconnects based on vertical-cavity surface-emitting laser arrays

We investigate the design of free-space optical interconnects (FSOIs) based on arrays of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs), microlenses, and photodetectors. We explain the effect of the modal structure of a multimodeVCSEL beam on the performance of a FSOI with microchannel architecture. A Gaussian-beam diffraction model is used in combination with the experimentally obtained spectrally resolved VCSEL beam profiles to determine the optical channel crosstalk and the signal-to-noise ratio (SNR) in the system. The dependence of the SNR on the feature parameters of a FSOI is investigated. We found that the presence of higher-order modes reduces the SNR and the maximum feasible interconnect distance. We also found that the positioning of a VCSEL array relative to the transmitter microlens has a significant impact on the SNR and the maximum feasible interconnect distance. Our analysis shows that the departure from the traditional confocal system yields several advantages including the extended interconnect distance and/or improved SNR. The results show that FSOIs based on multimode VCSELs can be efficiently utilized in both chip-level and board-level interconnects. (C) 2002 Optical Society of America.

Modelling the activated sludge flocculation process combining laser light diffraction particle sizing and population balance modelling (PBM)

A technique based on laser light diffraction is shown to be successful in collecting on-line experimental data. Time series of floc size distributions (FSD) under different shear rates (G) and calcium additions were collected. The steady state mass mean diameter decreased with increasing shear rate G and increased when calcium additions exceeded 8 mg/l. A so-called population balance model (PBM) was used to describe the experimental data, This kind of model describes both aggregation and breakage through birth and death terms. A discretised PBM was used since analytical solutions of the integro-partial differential equations are non-existing. Despite the complexity of the model, only 2 parameters need to be estimated: the aggregation rate and the breakage rate. The model seems, however, to lack flexibility. Also, the description of the floc size distribution (FSD) in time is not accurate.

The current status of laser applications in dentistry

A range of lasers. is now available for use in dentistry. This paper summarizes key current and emerging applications, for lasers in clinical practice. A major diagnostic application of low power lasers is the detection of caries, using fluorescence elicited from hydroxyapatite or from bacterial by-products. Laser fluorescence is an effective method for detecting and quantifying incipient occlusal and cervical,carious lesions, and with further refinement could be used in the, same manner for proximal lesions. Photoactivated dye techniques have been developed which use low power lasers to elicit a photochemical reaction, Photoactivated dye techniques' can be used to disinfect root canals, periodontal pockets, cavity preparations and sites of peri-implantitis. Using similar principles, more powerful lasers tan be used for photodynamic therapy in the treatment of malignancies of the oral mucosa. Laser-driven photochemical reactions can also be used for tooth whitening. In combination with fluoride, laser irradiation can improve the resistance of tooth structure to demineralization, and this application is of particular benefit for susceptible sites in high caries risk patients. Laser technology for caries' removal, cavity preparation and soft tissue surgery is at a high state of refinement, having had several decades of development up to the present time. Used in conjunction with or as a replacement for traditional methods, it is expected that specific laser technologies will become an essential component of contemporary dental practice over the next decade.

Use of confocal scanning laser microscopy to measure the concentrations of aerial and penetrative hyphae during growth of Rhizopus oligosporus on a solid surface

In order to develop a method for use in investigations of spatial biomass distribution in solid-state fermentation systems, confocal scanning laser microscopy was used to determine the concentrations of aerial and penetrative biomass against height and depth above and below the substrate surface, during growth of Rhizopus oligosporus on potato dextrose agar. Penetrative hyphae had penetrated to a depth of 0.445 cm by 64 h and showed rhizoid morphology, in which the maximum biomass concentration, of 4.45 mg dry wt cm(-3), occurred at a depth of 0.075 cm. For aerial biomass the maximum density of 39.54 mg dry wt(-3) occurred at the substrate surface. For both aerial and penetrative biomass, there were two distinct regions in which the biomass concentration decayed exponentially with distance from the surface. For aerial biomass, the first exponential decay region was up to 0.1 cm height. The second region above the height of 0.1 cm corresponded to that in which sporangiophores dominated. This work lays the foundation for deeper studies into what controls the growth of fungal hyphae above and below the surfaces of solid substrates. (C) Wiley Periodicals, Inc.

Quantum theory of the far-off-resonance continuous-wave Raman laser: Heisenberg-Langevin approach

We present the quantum theory of the far-off-resonance continuous-wave Raman laser using the Heisenberg-Langevin approach. We show that the simplified quantum Langevin equations for this system are mathematically identical to those of the nondegenerate optical parametric oscillator in the time domain with the following associations: pump pump, Stokes signal, and Raman coherence idler. We derive analytical results for both the steady-state behavior and the time-dependent noise spectra, using standard linearization procedures. In the semiclassical limit, these results match with previous purely semiclassical treatments, which yield excellent agreement with experimental observations. The analytical time-dependent results predict perfect photon statistics conversion from the pump to the Stokes and nonclassical behavior under certain operational conditions.

Estudo de casos de pacientes portadores de onicomicose tratados com laser Nd : YAG 1.064 nm

Onicomicose é a doença ungueal mais frequente, com prevalência estimada entre 2 e 8% da população. As estratégias de tratamentos atuais incluem uso de antifúngicos tópicos e orais, ambos geralmente com baixos índices de cura. Os objetivos deste estudo foram avaliar a resposta terapêutica ao laser Nd:YAG 1.064 nm no tratamento da onicomicose, bem como o método de avaliação clínica dessa terapia e os possíveis efeitos colaterais de seu uso. Foram revisados prontuários de 20 pacientes submetidos à laserterapia. Ao todo, 34 unhas afetadas foram avaliadas de acordo com o Índice de Severidade de Onicomicose (ISO). Esse índice analisa a área de envolvimento da unha, a proximidade da doença com a matriz ungueal, a ocorrência de dermatofitoma e a presença de hiperqueratose subungueal > 2 mm, gerando uma pontuação que classifica a onicomicose como leve, moderada ou grave. A determinação do ISO foi realizada antes do tratamento e após um período de acompanhamento, em média, de oito meses. A comparação entre o ISO Inicial e o ISO Final nas 34 unhas submetidas à laserterapia mostrou diferença significativa, porém, com baixa associação entre essas variáveis. Com relação à área de envolvimento e à pontuação numérica referente ao ISO, houve, no geral, uma redução dessas medidas. Esses dados apontam para uma tendência à melhora da onicomicose por meio do tratamento com o laser Nd:YAG 1.064 nm. O ISO permitiu uma análise clínica adequada da resposta à laserterapia. Os efeitos colaterais locais apresentados durante a aplicação do laser não causaram desconforto acentuado na maioria dos pacientes, demonstrando que o procedimento é bem tolerado.

Avaliação da voz em pacientes submetidos à cordectomia com laser de CO2

OBJETIVO: Avaliar a voz de pacientes portadores de carcinomas iniciais glóticos submetidos à cordectomia com laser de CO2. MÉTODO: Foram avaliados 15 pacientes com diagnóstico de carcinoma espinocelular Tis e T1 glóticos. A avaliação foi feita por meio da análise perceptivo auditiva da voz, pela análise acústica computadorizada e videolaringoestroboscópica. Os pacientes responderam a um questionário de avaliação geral da voz e um protocolo de qualidade de vida relacionado à voz (QVV). Os resultados foram comparados aos de um grupo controle de indivíduos com laringes normais. RESULTADOS: A análise perceptivo-auditiva da voz revelou que a maioria dos pacientes submetidos à cordectomia apresentou algum grau de disfonia, à custa de rouquidão e soprosidade. Considerando os parâmetros acústicos analisados e os valores do grupo controle, observou-se a tendência de um pequeno incremento da freqüência fundamental, mas sem diferença estatisticamente significante; os valores de jitter, shimmer e da proporção harmônico-ruído apresentaram-se significantemente alterados. Os aspectos analisados na videolaringoestroboscopia mostraram-se melhores nas cordectomias menos extensas. Os escores do QVV sugerem que os pacientes tiveram um discreto impacto na qualidade de vida relacionada à voz. CONCLUSÕES: Apesar da presença de alterações na qualidade vocal dos pacientes submetidos à cordectomia com laser de CO2, os resultados funcionais tendem a ser bem aceitos pelos pacientes, com discreta repercussão na qualidade de vida.

Cicatrização da membrana timpânica na timpanocentese com laser de argônio comparado à técnica com microlanceta: estudo experimental em ratos

Otite média secretora (OMS) e otite média aguda recorrente (OMAR) podem necessitar tratamento cirúrgico para adequada ventilação da orelha média. A abertura clássica do tímpano (timpanocentese) requer incisão por microlanceta sob controle de microscópio cirúrgico e mantém-se patente por alguns dias. Estudos recentes sugerem que a timpanocentese feita por diferentes lasers pode permanecer permeável por maior tempo, o que possibilitaria a normalização da otite média. MATERIAL E MÉTODOS: Neste estudo experimental 34 ratos linhagem Wistar, albinos, machos adultos pesando cerca de 300g, foram anestesiados com cetamina 27 mg/kg e xilazina 2,7 mg/kg. A seguir, foram submetidos à timpanocentese incisional com microlanceta no ouvido direito (ML-OD), e à timpanocentese mediada por laser de argônio no ouvido esquerdo (LA-OE). RESULTADOS: Não houve diferença significativa no tempo de cicatrização das timpanocenteses feitas com laser de argônio ou microlanceta. Todas as timpanocenteses cicatrizaram em 10 dias. CONCLUSÃO: A timpanocentese com laser de argônio apresentou patência e cicatrização semelhantes à técnica clássica com microlanceta realizada em ratos Wistar sem enfermidades de orelha média.

Wetting response of KrF laser ablated polyimide surfaces

The wettability of polyimide surfaces microstructured using KrF laser radiation at fluences above the material ablation threshold was studied by static contact angle measurements. The laser-treated surfaces present a morphology consisting of conical features whose dimensions and areal density depend on the fluence. The effect of these parameters on the surface apparent contact angle depends on the wetting regime. When wetting occurs in the homogeneous regime, the apparent contact angle of the treated surfaces increases with the radiation fluence because the cone dimensions increase. In contrast, when wetting occurs in the heterogeneous regime, the apparent contact angle increases with the radiation fluence because the average distance between cones increases. The apparent water contact angle of the laser-treated surfaces can reach values as high as 162 degrees, as compared to 75 degrees for virgin polyimide.

Construção de uma base de dados espectral (IV) de toners de impressoras laser para identificação forense de documentos

Esta dissertação surgiu com o objectivo de se criar uma base de dados de Toners para impressoras e fotocopiadoras e um método fiável de comparação de espectros para estudos forenses e de investigação criminal. Para viabilizar o estudo, efectuou-se à priori a recolha de várias amostras de Toners, de diferentes marcas, de cartuchos originais e remanufacturados aplicando de seguida dois métodos de análise distintos: a Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e a Espectroscopia de Absorção-Reflexão (ATR - Reflectância total atenuada). A espectroscopia FT-IR permitiu obter a base de dados de espectros em suporte KBr e usando o software OPUS, das várias amostras de Toners dos cartuchos originais e remanufacturados recolhidas. Para se criar o método de comparação entre espectros, realizou-se o mesmo procedimento mas agora para amostras obtidas por raspagem de um papel impresso /quadrados 2x2), bem como para o papel de impressão para se poder descontar este da amostra. Dado que o interesse desta análise se remetia ao estudo de textos escritos, efectuou-se a análise de um texto padrão por Espectroscopia FT-IR. O método foi utilizado à posteriori como método de comparação e uma alternativa (não destrutiva) ao método de FT-IR para se aplicar a casos reais. Os espectros foram obtidos num microscópio usando o silício como acessório ATR e o software OMNIC. Finalizado o estudo pode-se concluir, quanto à espectroscopia FT-IR, que as amostras da marca HP e Minolta apresentaram espectros muito semelhantes, quando se faz uma análise global dos mesmos. No entanto, as restantes marcas são também muito parecidas entre si, mas ainda é possível encontrar algumas distinções quando se efectua a comparação visual principalmente abaixo da zona de impressão digital (<6000 cm-1). Relativamente aos Toners remanufacturados, constata-se que são muito semelhantes e que diferem da marca original apenas pelo elevado grau de humidade que possuem. No que diz respeito ao método ATR, verificou-se que apesar de ser um método não destrutivo da amostra revela-se bastante limitado, devido ao uso do cristal de Silício como acessório que só atinge comprimentos de onda entre 4000-1500cm-1.