Quantum dot materials for terahertz generation applications

Compact and tunable semiconductor terahertz sources providing direct electrical control, efficient operation at room temperatures and device integration opportunities are of great interest at the present time. One of the most well-established techniques for terahertz generation utilises photoconductive antennas driven by ultrafast pulsed or dual wavelength continuous wave laser systems, though some limitations, such as confined optical wavelength pumping range and thermal breakdown, still exist. The use of quantum dot-based semiconductor materials, having unique carrier dynamics and material properties, can help to overcome limitations and enable efficient optical-to-terahertz signal conversion at room temperatures. Here we discuss the construction of novel and versatile terahertz transceiver systems based on quantum dot semiconductor devices. Configurable, energy-dependent optical and electronic characteristics of quantum-dot-based semiconductors are described, and the resonant response to optical pump wavelength is revealed. Terahertz signal generation and detection at energies that resonantly excite only the implanted quantum dots opens the potential for using compact quantum dot-based semiconductor lasers as pump sources. Proof-of-concept experiments are demonstrated here that show quantum dot-based samples to have higher optical pump damage thresholds and reduced carrier lifetime with increasing pump power.

Investigating optical complexity of the phase transition in the intensity of a fibre laser radiation

Fibre lasers have been shown to manifest a laminar-to-turbulent transition when increasing its pump power. In order to study the dynamical complexity of this transition we use advanced statistical tools of time-series analysis. We apply ordinal analysis and the horizontal visibility graph to the experimentally measured laser output intensity. This reveal the presence of temporal correlations during the transition from the laminar to the turbulent lasing regimes. Both methods allow us to unveil coherent structures with well defined time-scales and strong correlations both, in the timing of the laser pulses and in their peak intensities.

Low-linewidth and tunable single frequency 1x2 multimode-interferometer-Fabry-Perot laser diode

In this paper, we present a novel 1x2 multi-mode-interferometer-Fabry-Perot (MMI-FP) laser diode, which demonstrated tunable single frequency operation with more than 30dB side mode suppression ratio (SMSR) and a tuning range of 25nm in the C and L bands, as well as a 750 kHz linewidth. These lasers do not require material regrowth and high resolution gratings; resulting in a simpler process that can significantly increase the yield and reduce the cost.

Rôle de la signalisation Wnt non-canonique dans l’étiologie de l’ostéoarthrose chez l’humain

Les études cliniques et in vitro suggèrent que la sclérose de l’os sous-chondral due aux ostéoblastes (Ob) anormaux est impliquée dans la progression de l’ostéoarthrose (OA). Les Ob OA humains isolés à partir d’os sous-chondral sclérosé montrent un phénotype altéré, un niveau réduit de signalisation Wnt/β-caténine canonique et une minéralisation in vitro réduite. Il existe également deux voies non-canoniques, Wnt/PKC et Wnt/PCP qui ont étés décrites dans la littérature. Cependant, il n’existe aucune étude qui traite de ces deux voies dans les Ob OA. Ces voies sont activées après qu’un ligand Wnt non-canonique tel que Wnt-5a se lie à un récepteur Wnt couplé à des corécepteurs de la voie non-canonique. Ceci enclenche, respectivement pour la voie Wnt/PKC-Ca2+ et Wnt/PCP, la phosphorylation de PKC (p-PKC) et la phosphorylation de JNK (p-JNK) et agit sur les cibles en aval. Nous avons voulu déterminer s’il était possible de constater des altérations dans les voies Wnt non-canoniques dans les Ob OA. Nous avons préparé des cultures primaires d’ostéoblastes sous-chondral humains à partir de plateaux tibiaux de patients OA subissant une arthroplastie totale du genou, ainsi qu’à partir de plateaux tibiaux recueillis à l’autopsie de patients « normaux ». L’expression des gènes impliqués dans les voies Wnt/PKC et Wnt/PCP a été évaluée par RT-qPCR et la production par Western Blot des protéines, ainsi que celle de p-PKC et p-JNK et que l’activité des facteurs NFAT et AP-1 utilisés par ces deux voies. L’activité phosphatase alcaline (ALPase) et la quantité d’ostéocalcine (OC) ont étés évaluées respectivement à l’aide d’hydrolyse de substrat et d’ELISA. Le niveau de minéralisation a été évalué par la coloration au rouge Alizarine. Nos résultats montrent que l’expression et la production de Wnt-5a étaient augmentées dans les Ob OA comparées aux Ob N et LGR5 était significativement plus élevée. De plus, l’expression de LGR5 est directement régulée via la stimulation ou la diminution de Wnt-5a, à la fois au niveau de l’ARNm et des protéines. Par ailleurs, Wnt-5a a stimulé la phosphorylation de JNK et de PKC ainsi que l’activité NFAT et AP-1. Les niveaux de minéralisation ainsi que d’activité ALPase et de sécrétion d’OC ont aussi été affectés par les changements du niveau de Wnt-5a. Ces résultats suggèrent que Wnt-5a, qui est augmentée dans les OA Ob, peut stimuler les voies Wnt non-canoniques et affecter le phénotype et la minéralisation des OA Ob humains.

Rôle de la signalisation Wnt non-canonique dans l’étiologie de l’ostéoarthrose chez l’humain

Les études cliniques et in vitro suggèrent que la sclérose de l’os sous-chondral due aux ostéoblastes (Ob) anormaux est impliquée dans la progression de l’ostéoarthrose (OA). Les Ob OA humains isolés à partir d’os sous-chondral sclérosé montrent un phénotype altéré, un niveau réduit de signalisation Wnt/β-caténine canonique et une minéralisation in vitro réduite. Il existe également deux voies non-canoniques, Wnt/PKC et Wnt/PCP qui ont étés décrites dans la littérature. Cependant, il n’existe aucune étude qui traite de ces deux voies dans les Ob OA. Ces voies sont activées après qu’un ligand Wnt non-canonique tel que Wnt-5a se lie à un récepteur Wnt couplé à des corécepteurs de la voie non-canonique. Ceci enclenche, respectivement pour la voie Wnt/PKC-Ca2+ et Wnt/PCP, la phosphorylation de PKC (p-PKC) et la phosphorylation de JNK (p-JNK) et agit sur les cibles en aval. Nous avons voulu déterminer s’il était possible de constater des altérations dans les voies Wnt non-canoniques dans les Ob OA. Nous avons préparé des cultures primaires d’ostéoblastes sous-chondral humains à partir de plateaux tibiaux de patients OA subissant une arthroplastie totale du genou, ainsi qu’à partir de plateaux tibiaux recueillis à l’autopsie de patients « normaux ». L’expression des gènes impliqués dans les voies Wnt/PKC et Wnt/PCP a été évaluée par RT-qPCR et la production par Western Blot des protéines, ainsi que celle de p-PKC et p-JNK et que l’activité des facteurs NFAT et AP-1 utilisés par ces deux voies. L’activité phosphatase alcaline (ALPase) et la quantité d’ostéocalcine (OC) ont étés évaluées respectivement à l’aide d’hydrolyse de substrat et d’ELISA. Le niveau de minéralisation a été évalué par la coloration au rouge Alizarine. Nos résultats montrent que l’expression et la production de Wnt-5a étaient augmentées dans les Ob OA comparées aux Ob N et LGR5 était significativement plus élevée. De plus, l’expression de LGR5 est directement régulée via la stimulation ou la diminution de Wnt-5a, à la fois au niveau de l’ARNm et des protéines. Par ailleurs, Wnt-5a a stimulé la phosphorylation de JNK et de PKC ainsi que l’activité NFAT et AP-1. Les niveaux de minéralisation ainsi que d’activité ALPase et de sécrétion d’OC ont aussi été affectés par les changements du niveau de Wnt-5a. Ces résultats suggèrent que Wnt-5a, qui est augmentée dans les OA Ob, peut stimuler les voies Wnt non-canoniques et affecter le phénotype et la minéralisation des OA Ob humains.

Turn-on-time statistics of modulated lasers subjected to resonant weak optical feedback

We present analytical calculations of the turn-on-time probability distribution of intensity-modulated lasers under resonant weak optical feedback. Under resonant conditions, the external cavity round-trip time is taken to be equal to the modulation period. The probability distribution of the solitary laser results are modified to give reduced values of the mean turn-on-time and its variance. Numerical simulations have been carried out showing good agreement with the analytical results.

Perpendicularly self-oriented and shape-controlled L1(0)-FePt nanorods directly synthesized by a temperature-modulated process

The synthesis and self-assembly of tetragonal phase-containing L1(0)-Fe(55)Pt(45) nanorods with high coercive field is described. The experimental procedure resulted in a tetragonal/cubic phase ratio close to 1:1 for the as-synthesized nanoparticles. Using different surfactant/solvent proportions in the process allowed control of particle morphology from nanospheres to nanowires. Monodisperse nanorods with lengths of 60 +/- 5 nm and diameters of 2-3 nm were self-assembled in a perpendicular oriented array onto a substrate surface using hexadecylamine as organic spacer. Magnetic alignment and properties assigned, respectively, to the shape anisotropy and the tetragonal phase suggest that the self-assembled materials are a strong candidate to solve the problem of random magnetic alignment observed in FePt nanospheres leading to applications in ultrahigh magnetic recording (UHMR) systems capable of achieving a performance of the order of terabits/in(2).

Rapamycin-modulated transcription defines the subset of nutrient-sensitive signaling pathways directly controlled by the Tor proteins

The immunosuppressant rapamycin inhibits Tor1p and Tor2p (target of rapamycin proteins), ultimately resulting in cellular responses characteristic of nutrient deprivation through a mechanism involving translational arrest. We measured the immediate transcriptional response of yeast grown in rich media and treated with rapamycin to investigate the direct effects of Tor proteins on nutrient-sensitive signaling pathways. The results suggest that Tor proteins directly modulate the glucose activation and nitrogen discrimination pathways and the pathways that respond to the diauxic shift (including glycolysis and the citric acid cycle). Tor proteins do not directly modulate the general amino acid control, nitrogen starvation, or sporulation (in diploid cells) pathways. Poor nitrogen quality activates the nitrogen discrimination pathway, which is controlled by the complex of the transcriptional repressor Ure2p and activator Gln3p. Inhibiting Tor proteins with rapamycin increases the electrophoretic mobility of Ure2p. The work presented here illustrates the coordinated use of genome-based and biochemical approaches to delineate a cellular pathway modulated by the protein target of a small molecule.

Growing semiconductor nanocrystals directly in a conducting polymer

We describe a single step method to synthesise lead sulphide (PbS) nanocrystals directly in the conjugated polymer poly (2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-p-phenylene vinylene) (MEH-PPV). This method allows size control of the nanocrystal via co-solvent ratios. We find good agreement between nanocrystal sizes determined by transmission electron microscopy and sizes theoretically determined from the absorption edge of the nanocrystals. Finally we show that this synthesis technique is not restricted to MEH-PPV and demonstrate that nanocrystals can be grown in Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT). (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Assembly of a high-dielectric constant thin TiOX layer directly on H-terminated semiconductor diamond

A high-dielectric constant (high-k) TiOx thin layer was fabricated on hydrogen-terminated diamond (H-diamond) surface by low temperature oxidation of a thin titanium layer in ambient air. The metallic titanium layer was deposited by sputter deposition. The dielectric constant of the resultant TiOx was calculated to be around 12. The capacitance density of the metal-oxide-semiconductor (MOS) based on the TiOx/H-diamond was as high as 0.75 µF/cm2 contributed from the high-k value and the very thin thickness of the TiOx layer. The leakage current was lower than 10-13 A at reverse biases and 10-7A at the forward bias of -2 V. The MOS field-effect transistor based on the high-k TiOx/H-diamond was demonstrated. The utilization of the high-k TiOx with a very thin thickness brought forward the features of an ideally low subthreshold swing slope of 65 mV per decade and improved drain current at low gate voltages. The advantages of the utilization high-k dielectric for diamond MOSFETs are anticipated.

Mode-locked semiconductor disk lasers

This paper will review the recent advances in the field of ultrashort pulse generation from optically pumped vertical-external-cavity surface-emitting lasers (OP-VECSELs). In this review, we will summarize the most significant results presented over the last 15 years, before highlighting recent breakthroughs related to mode-locked VECSELs by different research groups. Different mode-locking techniques for OP-VECSELs are described in detail. Previously, saturable absorbers, such as semiconductor saturable absorber mirrors—external, or internal as in mode-locked integrated external-cavity surface emitting lasers (MIXSEL)—, and recently, novel-material-based carbon-nanotube and graphene saturable absorbers have been employed. A new mode-locking method was presented and discussed in recent years. This method is referred to as self-mode-locking or saturable-absorber-free operation of mode-locked VECSELs. In this context, we particularly focus on achievements regarding self-mode-locking, which is considered a promising technique for the realization of high-power, compact, robust and cost-efficient ultrashort pulse lasers. To date, the presented mode-locking techniques have led to great enhancement in average powers, peak powers, and repetition rates that can be achieved with passively mode-locked VECSELs.