Design and modeling of optical fibers for spatial division multiplexing using the orbital angular momentum of light

Les besoins toujours croissants en terme de transfert de données numériques poussent au développement de nouvelles technologies pour accroître la capacité des réseaux, notamment en ce qui concerne les réseaux de fibre optique. Parmi ces nouvelles technologies, le multiplexage spatial permet de multiplier la capacité des liens optiques actuels. Nous nous intéressons particulièrement à une forme de multiplexage spatial utilisant le moment cinétique orbital de la lumière comme base orthogonale pour séparer un certain nombre de canaux. Nous présentons d’abord les notions d’électromagnétisme et de physique nécessaires à la compréhension des développements ultérieurs. Les équations de Maxwell sont dérivées afin d’expliquer les modes scalaires et vectoriels de la fibre optique. Nous présentons également d’autres propriétés modales, soit la coupure des modes, et les indices de groupe et de dispersion. La notion de moment cinétique orbital est ensuite introduite, avec plus particulièrement ses applications dans le domaine des télécommunications. Dans une seconde partie, nous proposons la carte modale comme un outil pour aider au design des fibres optiques à quelques modes. Nous développons la solution vectorielle des équations de coupure des modes pour les fibres en anneau, puis nous généralisons ces équations pour tous les profils de fibres à trois couches. Enfin, nous donnons quelques exemples d’application de la carte modale. Dans la troisième partie, nous présentons des designs de fibres pour la transmission des modes avec un moment cinétique orbital. Les outils développés dans la seconde partie sont utilisés pour effectuer ces designs. Un premier design de fibre, caractérisé par un centre creux, est étudié et démontré. Puis un second design, une famille de fibres avec un profil en anneau, est étudié. Des mesures d’indice effectif et d’indice de groupe sont effectuées sur ces fibres. Les outils et les fibres développés auront permis une meilleure compréhension de la transmission dans la fibre optique des modes ayant un moment cinétique orbital. Nous espérons que ces avancements aideront à développer prochainement des systèmes de communications performants utilisant le multiplexage spatial.

Design for sustainability: making green behaviour easy

Design can enable sustainable behaviour by understanding everyday needs rather than treating people as the problem.

Design for repair: empowering consumers to fix the future

By understanding how everyday devices work, individuals can – with the help of a growing online community – enjoy extending the life of products and drive socially responsible design.

Understanding the Context of L&D

Chapter 2 recognises the important role that context plays in shaping the new directions of L&D professionals. In this chapter, Robin Bell and I discuss how L&D’s role is significantly influenced by contextual factors such as the external environment, organizational life-cycle and size, business/ industry of the organization, organizational goals and senior management’s view of strategy. Irrespective of L&D’s influence on organizational strategy, which varies amongst organizations e.g. whether L&D is a ‘scope maker’ (involved in helping to set direction) or ‘scope taker’ (involved in implementation after the direction has been set), understanding the context they operate within is crucial. This chapter discusses the sources and nature of change, and its impact on industry and organizations’ business model. We also discuss how this has influenced the general nature of work, the workforce, and ultimately, their learning and development.

Integrating functional connectivity and climate change in the design of protected area networks

Le rapide déclin actuel de la biodiversité est inquiétant et les activités humaines en sont la cause directe. De nombreuses aires protégées ont été mises en place pour contrer cette perte de biodiversité. Afin de maximiser leur efficacité, l’amélioration de la connectivité fonctionnelle entre elles est requise. Les changements climatiques perturbent actuellement les conditions environnementales de façon globale. C’est une menace pour la biodiversité qui n’a pas souvent été intégrée lors de la mise en place des aires protégées, jusqu’à récemment. Le mouvement des espèces, et donc la connectivité fonctionnelle du paysage, est impacté par les changements climatiques et des études ont montré qu’améliorer la connectivité fonctionnelle entre les aires protégées aiderait les espèces à faire face aux impacts des changements climatiques. Ma thèse présente une méthode pour concevoir des réseaux d’aires protégées tout en tenant compte des changements climatiques et de la connectivité fonctionnelle. Mon aire d’étude est la région de la Gaspésie au Québec (Canada). La population en voie de disparition de caribou de la Gaspésie-Atlantique (Rangifer tarandus caribou) a été utilisée comme espèce focale pour définir la connectivité fonctionnelle. Cette petite population subit un déclin continu dû à la prédation et la modification de son habitat, et les changements climatiques pourraient devenir une menace supplémentaire. J’ai d’abord construit un modèle individu-centré spatialement explicite pour expliquer et simuler le mouvement du caribou. J’ai utilisé les données VHF éparses de la population de caribou et une stratégie de modélisation patron-orienté pour paramétrer et sélectionner la meilleure hypothèse de mouvement. Mon meilleur modèle a reproduit la plupart des patrons de mouvement définis avec les données observées. Ce modèle fournit une meilleure compréhension des moteurs du mouvement du caribou de la Gaspésie-Atlantique, ainsi qu’une estimation spatiale de son utilisation du paysage dans la région. J’ai conclu que les données éparses étaient suffisantes pour ajuster un modèle individu-centré lorsqu’utilisé avec une modélisation patron-orienté. Ensuite, j’ai estimé l’impact des changements climatiques et de différentes actions de conservation sur le potentiel de mouvement du caribou. J’ai utilisé le modèle individu-centré pour simuler le mouvement du caribou dans des paysages hypothétiques représentant différents scénarios de changements climatiques et d’actions de conservation. Les actions de conservation représentaient la mise en place de nouvelles aires protégées en Gaspésie, comme définies par le scénario proposé par le gouvernement du Québec, ainsi que la restauration de routes secondaires à l’intérieur des aires protégées. Les impacts des changements climatiques sur la végétation, comme définis dans mes scénarios, ont réduit le potentiel de mouvement du caribou. La restauration des routes était capable d’atténuer ces effets négatifs, contrairement à la mise en place des nouvelles aires protégées. Enfin, j’ai présenté une méthode pour concevoir des réseaux d’aires protégées efficaces et j’ai proposé des nouvelles aires protégées à mettre en place en Gaspésie afin de protéger la biodiversité sur le long terme. J’ai créé de nombreux scénarios de réseaux d’aires protégées en étendant le réseau actuel pour protéger 12% du territoire. J’ai calculé la représentativité écologique et deux mesures de connectivité fonctionnelle sur le long terme pour chaque réseau. Les mesures de connectivité fonctionnelle représentaient l’accès général aux aires protégées pour le caribou de la Gaspésie-Atlantique ainsi que son potentiel de mouvement à l’intérieur. J’ai utilisé les estimations de potentiel de mouvement pour la période de temps actuelle ainsi que pour le futur sous différents scénarios de changements climatiques pour représenter la connectivité fonctionnelle sur le long terme. Le réseau d’aires protégées que j’ai proposé était le scénario qui maximisait le compromis entre les trois caractéristiques de réseau calculées. Dans cette thèse, j’ai expliqué et prédit le mouvement du caribou de la Gaspésie-Atlantique sous différentes conditions environnementales, notamment des paysages impactés par les changements climatiques. Ces résultats m’ont aidée à définir un réseau d’aires protégées à mettre en place en Gaspésie pour protéger le caribou au cours du temps. Je crois que cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur le comportement de mouvement du caribou de la Gaspésie-Atlantique, ainsi que sur les actions de conservation qui peuvent être prises en Gaspésie afin d’améliorer la protection du caribou et de celle d’autres espèces. Je crois que la méthode présentée peut être applicable à d’autres écosystèmes aux caractéristiques et besoins similaires.

Understanding the Patient Experience Through the Power of Film: a Mixed Method Qualitative Research Study

Background For decades film has proved to be a powerful form of communication. Whether produced as entertainment, art or documentary, films have the capacity to inform and move us. Films are a highly attractive teaching instrument and an appropriate teaching method in health education. It is a valuable tool for studying situations most transcendental to human beings such as pain, disease and death. Objectives The objectives were to determine how this helps students engage with their role as health care professionals; to determine how they view the personal experience of illness, disease, disability or death; and to determine how this may impact upon their provision of patient care. Design, Setting and Participants The project was underpinned by the film selection determined by considerate review, intensive scrutiny, contemplation and discourse by the research team. 7 films were selected, ranging from animation; foreign, documentary, biopic and Hollywood drama. Each film was shown discretely, in an acoustic lecture theatre projected onto a large screen to pre-registration student nurses (adult, child and mental health) across each year of study from different cohorts (n = 49). Method A mixed qualitative method approach consisted of audio-recorded 5-minute reactions post film screening; coded questionnaires; and focus group. Findings were drawn from the impact of the films through thematic analysis of data sets and subjective text condensation categorised as: new insights looking through patient eyes; evoking emotion in student nurses; spiritual care; going to the moves to learn about the patient experience; self discovery through films; using films to link theory to practice. Results Deeper learning through film as a powerful medium was identified in meeting the objectives of the study. Integration of film into pre registration curriculum, pedagogy, teaching and learning is recommended. Conclusion The teaching potential of film stems from the visual process linked to human emotion and experience. Its impact has the power to not only help in learning the values that underpin nursing, but also for respecting the patient experience of disease, disability, death and its reality.

Digital Media in Landscape Architecture Design Process

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08

Floating Wetlands in the Puget Lowlands: Design, Construction, and Viability

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Continuous acquisition of MHC:peptide complexes by recipient cells contributes to the generation of anti-graft CD8+T cell immunity

Understanding the evolution of the direct and indirect pathways of allorecognition following tissue transplantation is essential in the design of tolerance-promoting protocols. On the basis that donor bone marrow-derived antigen presenting cells are eliminated within days of transplantation, it has been argued that the indirect response represents the major threat to long term transplant survival, and is consequently the key target for regulation. However, the detection of MHC transfer between cells, and particularly the capture of MHC:peptide complexes by dendritic cells, led us to propose a third, semi-direct, pathway of MHC allorecognition. Persistence of this pathway would lead to sustained activation of direct pathway T cells, arguably persisting for the life of the transplant. In this study, we focused on the contribution of acquired MHC class I, on recipient DCs, during the life span of a skin graft. We observed that MHC class I acquisition by recipient DCs occurs for at least one month following transplantation and may be the main source of alloantigen that drives CD8+ cytotoxic T cell responses. In addition, acquired MHC class I-peptide complexes stimulate T cell responses in vivo further emphasizing the need to regulate both pathways to induce indefinite survival of the graft.

Understanding of genetic test results for osteogenesis imperfecta by attorneys and child welfare workers in non-accidental injury cases

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

A signaling visualization toolkit to support rational design of combination therapies and biomarker discovery: SiViT

Targeted cancer therapy aims to disrupt aberrant cellular signalling pathways. Biomarkers are surrogates of pathway state, but there is limited success in translating candidate biomarkers to clinical practice due to the intrinsic complexity of pathway networks. Systems biology approaches afford better understanding of complex, dynamical interactions in signalling pathways targeted by anticancer drugs. However, adoption of dynamical modelling by clinicians and biologists is impeded by model inaccessibility. Drawing on computer games technology, we present a novel visualisation toolkit, SiViT, that converts systems biology models of cancer cell signalling into interactive simulations that can be used without specialist computational expertise. SiViT allows clinicians and biologists to directly introduce for example loss of function mutations and specific inhibitors. SiViT animates the effects of these introductions on pathway dynamics, suggesting further experiments and assessing candidate biomarker effectiveness. In a systems biology model of Her2 signalling we experimentally validated predictions using SiViT, revealing the dynamics of biomarkers of drug resistance and highlighting the role of pathway crosstalk. No model is ever complete: the iteration of real data and simulation facilitates continued evolution of more accurate, useful models. SiViT will make accessible libraries of models to support preclinical research, combinatorial strategy design and biomarker discovery.

Generating a state t-design by diagonal quantum circuits

We investigate protocols for generating a state t-design by using a fixed separable initial state and a diagonal-unitary t-design in the computational basis, which is a t-design of an ensemble of diagonal unitary matrices with random phases as their eigenvalues. We first show that a diagonal-unitary t-design generates a O (1/2(N))-approximate state t-design, where N is the number of qubits. We then discuss a way of improving the degree of approximation by exploiting non-diagonal gates after applying a diagonal-unitary t-design. We also show that it is necessary and sufficient to use O (log(2)(t)) -qubit gates with random phases to generate a diagonal-unitary t-design by diagonal quantum circuits, and that each multi-qubit diagonal gate can be replaced by a sequence of multi-qubit controlled-phase-type gates with discrete-valued random phases. Finally, we analyze the number of gates for implementing a diagonal-unitary t-design by non-diagonal two- and one-qubit gates. Our results provide a concrete application of diagonal quantum circuits in quantum informational tasks.

Understanding Retail Productivity by Simulating Management Practices

Intelligent agents offer a new and exciting way of understanding the world of work. In this paper we apply agent-based modeling and simulation to investigate a set of problems in a retail context. Specifically, we are working to understand the relationship between human resource management practices and retail productivity. Despite the fact we are working within a relatively novel and complex domain, it is clear that intelligent agents could offer potential for fostering sustainable organizational capabilities in the future. Our research so far has led us to conduct case study work with a top ten UK retailer, collecting data in four departments in two stores. Based on our case study data we have built and tested a first version of a department store simulator. In this paper we will report on the current development of our simulator which includes new features concerning more realistic data on the pattern of footfall during the day and the week, a more differentiated view of customers, and the evolution of customers over time. This allows us to investigate more complex scenarios and to analyze the impact of various management practices.

The use of Acceptance and Commitment Therapy to address psychological distress experienced by caregivers: a randomised controlled feasibility trial

Background: An extensive research literature has documented the impact of caring for an individual with acquired brain injury (ABI) on caregivers and family members, including role adjustment, psychological distress, social isolation, family tension and coping with the cognitive and behavioural difficulties of the injured person. Given these findings it is important this population have access to services and supports. Acceptance and Commitment Therapy (ACT) is an intervention that helps individuals to accept difficult experiences and commit to behaviour that is consistent with their values. Research into the effectiveness of ACT to support caregivers is at a preliminary stage. Aim: To investigate the feasibility of using ACT to reduce psychological distress and increase psychological flexibility in ABI caregivers. A secondary aim was to gain an understanding of the experience of caregivers in this context and how this can inform the development and delivery of interventions for this population. Method: Phase one was a randomised controlled feasibility trial of an ACT intervention for use with ABI caregivers. The parameters of this study were formulated around the PICO (population, intervention, control, and outcome) framework. Eighteen carers were recruited and randomised to ACT or an enhanced treatment as usual (ETAU) group. ACT was implemented over 3 sessions; and ETAU was implemented over 2 sessions. The General Health Questionnaire, Valuing Questionnaire, Acceptance and Action Questionnaire, Experiential Avoidance of Caregiving Questionnaire and the Flexibility of Responses to Self-Critical Thoughts Scale were administered to both groups at baseline and following the final session. Phase two used a retrospective qualitative design that involved conducting semi-structured interviews with four participants from phase one. Results: ACT and control participants were successfully recruited. Positive feedback was obtained from ACT participants suggesting that the intervention was acceptable. There were no significant differences between the ACT and ETAU groups on outcome measures. However, there were challenges retaining participants and the overall attrition rate was high (44.44%). Therefore a number of participants did not complete the full complement of sessions, which may have impacted on this result. Qualitative results illustrated the challenges this population face including significant adjustments in their life, the emotional impact of having a loved one with a brain injury and trying to adapt to the changes in the injured person. In addition, findings elucidated the types of support that this population would find helpful and the barriers to accessing same. Conclusions: Findings from this study highlight factors that will help the development of this intervention further for a caring population. Recommendations for future implementation include completing some preparatory work with carers before beginning the intervention, consideration of a larger sample and wider recruitment strategy from local services, barriers to attending interventions and the possibility of holding groups in local venues.