993 resultados para NONLINEAR-OPTICAL RESPONSES
Resumo:
A novel artificial neural network (ANN)-based nonlinear equalizer (NLE) of low complexity is demonstrated for 40-Gb/s CO-OFDM at 2000 km, revealing ∼1.5 dB enhancement in Q-factor compared to inverse Volterra-series transfer function based NLE.
Resumo:
Motivated by environmental protection concerns, monitoring the flue gas of thermal power plant is now often mandatory due to the need to ensure that emission levels stay within safe limits. Optical based gas sensing systems are increasingly employed for this purpose, with regression techniques used to relate gas optical absorption spectra to the concentrations of specific gas components of interest (NOx, SO2 etc.). Accurately predicting gas concentrations from absorption spectra remains a challenging problem due to the presence of nonlinearities in the relationships and the high-dimensional and correlated nature of the spectral data. This article proposes a generalized fuzzy linguistic model (GFLM) to address this challenge. The GFLM is made up of a series of “If-Then” fuzzy rules. The absorption spectra are input variables in the rule antecedent. The rule consequent is a general nonlinear polynomial function of the absorption spectra. Model parameters are estimated using least squares and gradient descent optimization algorithms. The performance of GFLM is compared with other traditional prediction models, such as partial least squares, support vector machines, multilayer perceptron neural networks and radial basis function networks, for two real flue gas spectral datasets: one from a coal-fired power plant and one from a gas-fired power plant. The experimental results show that the generalized fuzzy linguistic model has good predictive ability, and is competitive with alternative approaches, while having the added advantage of providing an interpretable model.
Resumo:
Motivated by environmental protection concerns, monitoring the flue gas of thermal power plant is now often mandatory due to the need to ensure that emission levels stay within safe limits. Optical based gas sensing systems are increasingly employed for this purpose, with regression techniques used to relate gas optical absorption spectra to the concentrations of specific gas components of interest (NOx, SO2 etc.). Accurately predicting gas concentrations from absorption spectra remains a challenging problem due to the presence of nonlinearities in the relationships and the high-dimensional and correlated nature of the spectral data. This article proposes a generalized fuzzy linguistic model (GFLM) to address this challenge. The GFLM is made up of a series of “If-Then” fuzzy rules. The absorption spectra are input variables in the rule antecedent. The rule consequent is a general nonlinear polynomial function of the absorption spectra. Model parameters are estimated using least squares and gradient descent optimization algorithms. The performance of GFLM is compared with other traditional prediction models, such as partial least squares, support vector machines, multilayer perceptron neural networks and radial basis function networks, for two real flue gas spectral datasets: one from a coal-fired power plant and one from a gas-fired power plant. The experimental results show that the generalized fuzzy linguistic model has good predictive ability, and is competitive with alternative approaches, while having the added advantage of providing an interpretable model.
Resumo:
In dieser Arbeit werden optische Filterarrays für hochqualitative spektroskopische Anwendungen im sichtbaren (VIS) Wellenlängenbereich untersucht. Die optischen Filter, bestehend aus Fabry-Pérot (FP)-Filtern für hochauflösende miniaturisierte optische Nanospektrometer, basieren auf zwei hochreflektierenden dielektrischen Spiegeln und einer zwischenliegenden Resonanzkavität aus Polymer. Jeder Filter erlaubt einem schmalbandigem spektralen Band (in dieser Arbeit Filterlinie genannt) ,abhängig von der Höhe der Resonanzkavität, zu passieren. Die Effizienz eines solchen optischen Filters hängt von der präzisen Herstellung der hochselektiven multispektralen Filterfelder von FP-Filtern mittels kostengünstigen und hochdurchsatz Methoden ab. Die Herstellung der multiplen Spektralfilter über den gesamten sichtbaren Bereich wird durch einen einzelnen Prägeschritt durch die 3D Nanoimprint-Technologie mit sehr hoher vertikaler Auflösung auf einem Substrat erreicht. Der Schlüssel für diese Prozessintegration ist die Herstellung von 3D Nanoimprint-Stempeln mit den gewünschten Feldern von Filterkavitäten. Die spektrale Sensitivität von diesen effizienten optischen Filtern hängt von der Genauigkeit der vertikalen variierenden Kavitäten ab, die durch eine großflächige ‚weiche„ Nanoimprint-Technologie, UV oberflächenkonforme Imprint Lithographie (UV-SCIL), ab. Die Hauptprobleme von UV-basierten SCIL-Prozessen, wie eine nichtuniforme Restschichtdicke und Schrumpfung des Polymers ergeben Grenzen in der potenziellen Anwendung dieser Technologie. Es ist sehr wichtig, dass die Restschichtdicke gering und uniform ist, damit die kritischen Dimensionen des funktionellen 3D Musters während des Plasmaätzens zur Entfernung der Restschichtdicke kontrolliert werden kann. Im Fall des Nanospektrometers variieren die Kavitäten zwischen den benachbarten FP-Filtern vertikal sodass sich das Volumen von jedem einzelnen Filter verändert , was zu einer Höhenänderung der Restschichtdicke unter jedem Filter führt. Das volumetrische Schrumpfen, das durch den Polymerisationsprozess hervorgerufen wird, beeinträchtigt die Größe und Dimension der gestempelten Polymerkavitäten. Das Verhalten des großflächigen UV-SCIL Prozesses wird durch die Verwendung von einem Design mit ausgeglichenen Volumen verbessert und die Prozessbedingungen werden optimiert. Das Stempeldesign mit ausgeglichen Volumen verteilt 64 vertikal variierenden Filterkavitäten in Einheiten von 4 Kavitäten, die ein gemeinsames Durchschnittsvolumen haben. Durch die Benutzung der ausgeglichenen Volumen werden einheitliche Restschichtdicken (110 nm) über alle Filterhöhen erhalten. Die quantitative Analyse der Polymerschrumpfung wird in iii lateraler und vertikaler Richtung der FP-Filter untersucht. Das Schrumpfen in vertikaler Richtung hat den größten Einfluss auf die spektrale Antwort der Filter und wird durch die Änderung der Belichtungszeit von 12% auf 4% reduziert. FP Filter die mittels des Volumengemittelten Stempels und des optimierten Imprintprozesses hergestellt wurden, zeigen eine hohe Qualität der spektralen Antwort mit linearer Abhängigkeit zwischen den Kavitätshöhen und der spektralen Position der zugehörigen Filterlinien.
Resumo:
Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde.
Resumo:
En este proyecto se analizaron las características y el modo de operación de las fibras ópticas plásticas en un enlace óptico WDM (Wavelenght Division Multiplexing) operando en el espectro visible. Se estudiaron los componentes activos y pasivos necesarios para el enlace, como son las fuentes LED, multiplexores, filtros y acopladores. Se analizaron los efectos no lineales que se pueden presentar en la fibra óptica, y que son importantes de considerar al transmitir señales WDM. Para respaldar el análisis se simuló en MATLAB un enlace óptico en el dominio de la frecuencia utilizando fuentes LED que emiten en el espectro visible, junto con multiplexores WDM, filtros de absorción, acopladores y como medio de transmisión la Fibra Óptica Plástica (POF -Plastic Optical Fiber).
Resumo:
In this work the split-field finite-difference time-domain method (SF-FDTD) has been extended for the analysis of two-dimensionally periodic structures with third-order nonlinear media. The accuracy of the method is verified by comparisons with the nonlinear Fourier Modal Method (FMM). Once the formalism has been validated, examples of one- and two-dimensional nonlinear gratings are analysed. Regarding the 2D case, the shifting in resonant waveguides is corroborated. Here, not only the scalar Kerr effect is considered, the tensorial nature of the third-order nonlinear susceptibility is also included. The consideration of nonlinear materials in this kind of devices permits to design tunable devices such as variable band filters. However, the third-order nonlinear susceptibility is usually small and high intensities are needed in order to trigger the nonlinear effect. Here, a one-dimensional CBG is analysed in both linear and nonlinear regime and the shifting of the resonance peaks in both TE and TM are achieved numerically. The application of a numerical method based on the finite- difference time-domain method permits to analyse this issue from the time domain, thus bistability curves are also computed by means of the numerical method. These curves show how the nonlinear effect modifies the properties of the structure as a function of variable input pump field. When taking the nonlinear behaviour into account, the estimation of the electric field components becomes more challenging. In this paper, we present a set of acceleration strategies based on parallel software and hardware solutions.
Resumo:
Ultrafast laser owns extreme small beam size and high pulse intensity which enable spatial localised modification either on the surface or in the bulk of materials. Therefore, ultrafast laser has been widely used to micromachine optical fibres to alter optical structures. In order to do the precise control of the micromachining process to achieve the desired structure and modification, investigations on laser parameters control should be carried out to make better understanding of the effects in the laser micromachining process. These responses are important to laser machining, most of which are usually unknown during the process. In this work, we report the real time monitored results of the reflection of PMMA based optical fibre Bragg gratings (POFBGs) during excimer ultraviolet laser micromachining process. Photochemical and thermal effects have been observed during the process. The UV radiation was absorbed by the PMMA material, which consequently induced the modifications in both spatial structure and material properties of the POFBG. The POFBG showed a significant wavelength blue shift during laser micromachining. Part of it attributed to UV absorption converted thermal energy whilst the other did not disappear after POFBG cooling off, which attributed to UV induced photodegradation in POF.
Calculation of mutual information for nonlinear communication channel at large signal-to-noise ratio
Resumo:
Using the path-integral technique we examine the mutual information for the communication channel modeled by the nonlinear Schrödinger equation with additive Gaussian noise. The nonlinear Schrödinger equation is one of the fundamental models in nonlinear physics, and it has a broad range of applications, including fiber optical communications - the backbone of the internet. At large signal-to-noise ratio we present the mutual information through the path-integral, which is convenient for the perturbative expansion in nonlinearity. In the limit of small noise and small nonlinearity we derive analytically the first nonzero nonlinear correction to the mutual information for the channel.
Resumo:
We experimentally study the temporal dynamics of amplitude-modulated laser beams propagating through a water dispersion of graphene oxide sheets in a fiber-to-fiber U-bench. Nonlinear refraction induced in the sample by thermal effects leads to both phase reversing of the transmitted signals and dynamic hysteresis in the input- output power curves. A theoretical model including beam propagation and thermal lensing dynamics reproduces the experimental findings. © 2015 Optical Society of America.
Resumo:
Ambient mechanical vibrations have emerged as a viable energy source for low-power wireless sensor nodes aiming the upcoming era of the ‘Internet of Things’. Recently, purposefully induced dynamical nonlinearities have been exploited to widen the frequency spectrum of vibration energy harvesters. Here we investigate some critical inconsistencies between the theoretical formulation and applications of the bistable Duffing nonlinearity in vibration energy harvesting. A novel nonlinear vibration energy harvesting device with the capability to switch amidst individually tunable bistable-quadratic, monostable-quartic and bistable-quartic potentials has been designed and characterized. Our study highlights the fundamentally different large deflection behaviors of the theoretical bistable-quartic Duffing oscillator and the experimentally adapted bistable-quadratic systems, and underlines their implications in the respective spectral responses. The results suggest enhanced performance in the bistable-quartic potential in comparison to others, primarily due to lower potential barrier and higher restoring forces facilitating large amplitude inter-well motion at relatively lower accelerations.
Resumo:
The aim of this study was to evaluate the structural and molecular effects of antiangiogenic therapies and finasteride on the ventral prostate of senile mice. 90 male FVB mice were divided into: Young (18 weeks old) and senile (52 weeks old) groups; finasteride group: finasteride (20mg/kg); SU5416 group: SU5416 (6 mg/kg); TNP-470 group: TNP-470 (15 mg/kg,) and SU5416+TNP-470 group: similar to the SU5416 and TNP-470 groups. After 21 days, prostate ventral lobes were collected for morphological, immunohistochemical and Western blotting analyses. The results demonstrated atrophy, occasional proliferative lesions and inflammatory cells in the prostate during senescence, which were interrupted and/or blocked by treatment with antiangiogenic drugs and finasteride. Decreased AR and endostatin reactivities, and an increase for ER-α, ER-β and VEGF, were seen in the senile group. Decreased VEGF and ER-α reactivities and increased ER-β reactivity were verified in the finasteride, SU5416 groups and especially in SU5416+TNP-470 group. The TNP-470 group showed reduced AR and ER-β protein levels. The senescence favored the occurrence of structural and/or molecular alterations suggesting the onset of malignant lesions, due to the imbalance in the signaling between the epithelium and stroma. The SU5416+TNP-470 treatment was more effective in maintaining the structural, hormonal and angiogenic factor balance in the prostate during senescence, highlighting the signaling of antiproliferation via ER-β.