Spectrally controlled, picosecond pulse generation from an InGaN violet diode laser

Self-seeded, gain-switched operation of an InGaN multi-quantum-well diode laser is reported for the first time. Narrow-line, wavelength-tunable, picosecond pulses have been generated from a standard, uncoated diode laser in an external cavity.

Multi-Tissue Stable Isotope Analysis and Acoustic Telemetry Reveal Seasonal Variability in the Trophic Interactions of Juvenile Bull Sharks in a Coastal Estuary

Understanding how natural and anthropogenic drivers affect extant food webs is critical to predicting the impacts of climate change and habitat alterations on ecosystem dynamics. In the Florida Everglades, seasonal reductions in freshwater flow and precipitation lead to annual migrations of aquatic taxa from marsh habitats to deep-water refugia in estuaries. The timing and intensity of freshwater reductions, however, will be modified by ongoing ecosystem restoration and predicted climate change. Understanding the importance of seasonally pulsed resources to predators is critical to predicting the impacts of management and climate change on their populations. As with many large predators, however, it is difficult to determine to what extent predators like bull sharks (Carcharhinus leucas) in the coastal Everglades make use of prey pulses currently. We used passive acoustic telemetry to determine whether shark movements responded to the pulse of marsh prey. To investigate the possibility that sharks fed on marsh prey, we modelled the predicted dynamics of stable isotope values in bull shark blood and plasma under different assumptions of temporal variability in shark diets and physiological dynamics of tissue turnover and isotopic discrimination. Bull sharks increased their use of upstream channels during the late dry season, and although our previous work shows long-term specialization in the diets of sharks, stable isotope values suggested that some individuals adjusted their diets to take advantage of prey entering the system from the marsh, and as such this may be an important resource for the nursery. Restoration efforts are predicted to increase hydroperiods and marsh water levels, likely shifting the timing, duration and intensity of prey pulses, which could have negative consequences for the bull shark population and/or induce shifts in behaviour. Understanding the factors influencing the propensity to specialize or adopt more flexible trophic interactions will be an important step in fully understanding the ecological role of predators and how ecological roles may vary with environmental and anthropogenic changes.

Noncollinear Polarization Gating of Attosecond Pulse Trains in the Relativistic Regime

High order harmonics generated at relativistic intensities have long been recognized as a route to the most powerful extreme ultraviolet pulses. Reliably generating isolated attosecond pulses requires gating to only a single dominant optical cycle, but techniques developed for lower power lasers have not been readily transferable. We present a novel method to temporally gate attosecond pulse trains by combining noncollinear and polarization gating. This scheme uses a split beam configuration which allows pulse gating to be implemented at the high beam fluence typical of multi-TW to PW class laser systems. Scalings for the gate width demonstrate that isolated attosecond pulses are possible even for modest pulse durations achievable for existing and planned future ultrashort high-power laser systems. Experimental results demonstrating the spectral effects of temporal gating on harmonic spectra generated by a relativistic laser plasma interaction are shown.

Multi-Disciplinary Applications of Oceanographic Geophysical Data Collection

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

Modulateurs intégrés sur silicium pour la transmission de signaux à modulation d'amplitude multi-niveau

Au cours des dernières années, la photonique intégrée sur silicium a progressé rapidement. Les modulateurs issus de cette technologie présentent des caractéristiques potentiellement intéressantes pour les systèmes de communication à courte portée. En effet, il est prévu que ces modulateurs pourront être opérés à des vitesses de transmission élevées, tout en limitant le coût de fabrication et la consommation de puissance. Parallèlement, la modulation d’amplitude multi-niveau (PAM) est prometteuse pour ce type de systèmes. Ainsi, ce travail porte sur le développement de modulateurs de silicium pour la transmission de signaux PAM. Dans le premier chapitre, les concepts théoriques nécessaires à la conception de modulateurs de silicium sont présentés. Les modulateurs Mach-Zehnder et les modulateurs à base de réseau de Bragg sont principalement abordés. De plus, les effets électro-optiques dans le silicium, la modulation PAM, les différents types d’électrodes intégrées et la compensation des distorsions par traitement du signal sont détaillés.Dans le deuxième chapitre, un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées est présenté. La segmentation des électrodes permet la génération de signaux optiques PAM à partir de séquences binaires. Cette approche permet d’éliminer l’utilisation de convertisseur numérique-analogique en intégrant cette fonction dans le domaine optique, ce qui vise à réduire le coût du système de communication. Ce chapitre contient la description détaillée du modulateur, les résultats de caractérisation optique et de la caractérisation électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, les tests systèmes incluent l’utilisation de pré-compensation ou de post-compensation du signal sous la forme d’égalisation de la réponse en fréquence pour les formats de modulation PAM-4 et PAM-8 à différents taux binaires. Une vitesse de transmission de 30 Gb/s est démontrée dans les deux cas et ce malgré une limitation importante de la réponse en fréquence suite à l’ajout d’un assemblage des circuits radiofréquences (largeur de bande 3 dB de 8 GHz). Il s’agit de la première démonstration de modulation PAM-8 à l’aide d’un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées. Finalement, les conclusions tirées de ce travail ont mené à la conception d’un deuxième modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées présentement en phase de test, dont les performances montrent un très grand potentiel. Dans le troisième chapitre, un modulateur à réseau de Bragg à deux sauts de phase est présenté. L’utilisation de réseaux de Bragg est une approche encore peu développée pour la modulation. En effet, la réponse spectrale de ces structures peut être contrôlée précisément, une caractéristique intéressante pour la conception de modulateurs. Dans ces travaux, nous proposons l’ajout de deux sauts de phase à un réseau de Bragg uniforme pour obtenir un pic de transmission dans la bande de réflexion de celui-ci. Ainsi, il est possible d’altérer l’amplitude du pic de transmission à l’aide d’une jonction pn. Comme pour le deuxième chapitre, ce chapitre inclut la description détaillée du modulateur, les résultats des caractérisations optique et électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, la caractérisation de jonctions pn à l’aide du modulateur à réseau de Bragg est expliquée. Des vitesses de transmission PAM-4 de 60 Gb/s et OOK de 55 Gb/s sont démontrées après la compensation des distorsions des signaux. À notre connaissance, il s’agit du modulateur à réseau de Bragg le plus rapide à ce jour. De plus, pour la première fois, les performances d’un tel modulateur s’approchent de celles des modulateurs de silicium les plus rapides utilisant des microrésonateurs en anneau ou des interféromètres Mach-Zehnder.

An identification procedure of multi-input Wiener models for the distortion analysis of nonlinear circuits

In this contribution, a system identification procedure of a two-input Wiener model suitable for the analysis of the disturbance behavior of integrated nonlinear circuits is presented. The identified block model is comprised of two linear dynamic and one static nonlinear block, which are determined using an parameterized approach. In order to characterize the linear blocks, an correlation analysis using a white noise input in combination with a model reduction scheme is adopted. After having characterized the linear blocks, from the output spectrum under single tone excitation at each input a linear set of equations will be set up, whose solution gives the coefficients of the nonlinear block. By this data based black box approach, the distortion behavior of a nonlinear circuit under the influence of an interfering signal at an arbitrary input port can be determined. Such an interfering signal can be, for example, an electromagnetic interference signal which conductively couples into the port of consideration. © 2011 Author(s).

Multi-kilowatt peak power nanosecond Er-doped fiber laser

We report a two-stage diode-pumped Er-doped fiber amplifier operating at the wavelength of 1550 nm at the repetition rate of 10-100 kHz with an average output power of up to 10 W. The first stage comprising Er-doped fiber was core-pumped at the wavelength of 1480 nm, whereas the second stage comprising double-clad Er/Yb-doped fiber was clad-pumped at the wavelength of 975 nm. The estimated peak power for the 0.4-nm full-width at half-maximum laser emission at the wavelength of 1550 nm exceeded 4-kW level. The initial 100-ns seed diode laser pulse was compressed to 3.5 ns as a result of the 34-dB total amplification. The observed 30-fold efficient pulse compression reveals a promising new nonlinear optical technique for the generation of high power short pulses for applications in eye-safe ranging and micromachining.

Experiences with an Object-Oriented, Multi-Stage Language

Metaphor is a multi-stage programming language extension to an imperative, object-oriented language in the style of C# or Java. This paper discusses some issues we faced when applying multi-stage language design concepts to an imperative base language and run-time environment. The issues range from dealing with pervasive references and open code to garbage collection and implementing cross-stage persistence.