39 research outputs found

    Wavelet Theory

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    The wavelet is a powerful mathematical tool that plays an important role in science and technology. This book looks at some of the most creative and popular applications of wavelets including biomedical signal processing, image processing, communication signal processing, Internet of Things (IoT), acoustical signal processing, financial market data analysis, energy and power management, and COVID-19 pandemic measurements and calculations. The editor鈥檚 personal interest is the application of wavelet transform to identify time domain changes on signals and corresponding frequency components and in improving power amplifier behavior

    Study of all-optical network monitoring techniques based on high resolution spectral measurement

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    En la presente tesis, "Estudio de t茅cnicas todo 贸pticas de monitorizaci贸n de redes basadas en medidas de alta resoluci贸n espectral", se resume el trabajo llevado a cabo por su autor, Pascual Sevillano Reyes, en la l铆nea de investigaci贸n de espectroscop铆a 贸ptica basada en Brillouin y fen贸menos no lineales en fibras 贸pticas, dentro del Grupo de Tecnolog铆as Fot贸nicas (GTF). Todo este trabajo se ha llevado a cabo en colaboraci贸n con la empresa Aragon Photonics Labs y bajo la supervisi贸n de Jes煤s Sub铆as Domingo y Asier Villafranca Velasco. A lo largo de la tesis se han estudiado novedosos m茅todos para abordar la medida de la degradaci贸n de la se帽al en dominio 贸ptico. Debido a las ventajas que el an谩lisis en dominio 贸ptico presenta en comparaci贸n con el an谩lisis en dominio el茅ctrico, la investigaci贸n se ha centrado en el an谩lisis e identificaci贸n de los l铆mites que presentan las t茅cnicas en dominio 贸ptico para el an谩lisis de los fen贸menos de degradaci贸n m谩s comunes. En aras de aumentar la eficiencia espectral, los nuevos esquemas de modulaci贸n se han dise帽ado para codificar la informaci贸n haciendo uso de las diferentes propiedades f铆sicas de las ondas electromagn茅ticas. Se ha estudiado c贸mo la codificaci贸n de estas propiedades f铆sicas en la se帽al afecta a su diferenciaci贸n con el ruido a la hora de distinguirlas con t茅cnicas en dominio espectral. En estos esquemas avanzados se eval煤a tambi茅n la creciente necesidad de medir las distorsiones fruto de la despolarizaci贸n de la se帽al. Tambi茅n se han presentado los nuevos retos que las t茅cnicas de monitorizaci贸n actuales y futuras deber谩n ser capaces de abordar. Con el fin de evaluar las limitaciones m谩ximas que se pueden obtener con el an谩lisis en dominio 贸ptico, hemos empleado la difusi贸n Brillouin estimulada como t茅cnica de filtrado para resolver el espectro 贸ptico. Debido a su alta resoluci贸n y su sensibilidad a la polarizaci贸n, la t茅cnica recupera la m谩xima cantidad de informaci贸n que se puede extraer del espectro 贸ptico. La tesis parte de una revisi贸n de los distintos par谩metros que se usan para monitorizar el estado y la degradaci贸n presentes en se帽ales 贸pticas de comunicaciones. Se describen desde un principio los fen贸menos f铆sicos asociados a dichas distorsiones y c贸mo se relacionan con los par谩metros de medida expuestos. Se presenta como herramienta fundamental de an谩lisis la difusi贸n de Brillouin estimulada (SBS), analiz谩ndose sus propiedades y dependencias de las que m谩s tarde se har谩 uso. Desde un principio se muestra c贸mo la creciente multiplexaci贸n de informaci贸n en distintas propiedades f铆sicas de la se帽al acarrea una p茅rdida de grados de libertad a la hora de distinguirla con respecto del ruido, y por tanto se dificulta cada vez m谩s la posibilidad de su diferenciaci贸n. A lo largo de la tesis se pone de manifiesto la necesidad de medir la distorsi贸n de la se帽al fruto de la dispersi贸n del vector de polarizaci贸n debido a efectos como la PMD o efectos no lineales. En el segundo cap铆tulo se abordan las medidas de la relaci贸n se帽al-ruido 贸pticas (OSNR). Bas谩ndonos en los principios fundamentales de la monitorizaci贸n 贸ptica de prestaciones, se persigue en este cap铆tulo la medida de la distorsi贸n de la se帽al a trav茅s de la informaci贸n que se pueda recuperar en la capa f铆sica. Se analizan los problemas de medida asociados a la falta de resoluci贸n en esquemas de multiplexaci贸n ultra densa en longitud de onda, y las potenciales soluciones que brinda la alta resoluci贸n. Debido a su creciente implantaci贸n, se analizan los esquemas de modulaci贸n basados en m煤ltiples portadoras con el objetivo de correlar la distorsi贸n final obtenida en dominio el茅ctrico, con los datos que se puedan obtener en dominio 贸ptico. Para tal prop贸sito, se desarrolla un algoritmo para medir y aislar la potencia 贸ptica de cada subportadora presente en la banda de modulaci贸n; se define un par谩metro de OSNR para cada subportadora (SC-OSNR) y se correla con los valores de distorsi贸n en dominio el茅ctrico. Se corrobora que la tendencia es la esperada y que la medida sirve para caracterizar la distorsi贸n individual de cada subportadora sin necesidad de recurrir a una medida global. Bas谩ndose en las diferentes propiedades de polarizaci贸n que presentan ruido y se帽al, se explican los m茅todos actuales de medida de ruido basados en supresi贸n de la se帽al por polarizaci贸n. Se explican las diferentes limitaciones que presentan estos m茅todos y c贸mo el propio filtrado basado en SBS puede actuar de elemento selectivo en polarizaci贸n y longitud de onda simult谩neamente. Se describe tambi茅n un m茅todo para la medida de supresi贸n de se帽al y medida de ruido dentro de banda, basado en dichas dependencias y en la modificaci贸n del estado de polarizaci贸n de las distintas componentes espectrales de la se帽al, llegando finalmente a poder suprimir componentes de se帽al en rangos espectrales estrechos, y recuperando el valor real de ruido subyacente en la banda. En el tercer cap铆tulo se presenta el an谩lisis y medidas de la degradaci贸n de la polarizaci贸n en la se帽al. Bas谩ndose en las dependencias de polarizaci贸n del SBS, se describe c贸mo se ha llegado a desarrollar y patentar un sistema de medida del estado de polarizaci贸n resuelto espectralmente para toda la banda C de comunicaciones. En el cap铆tulo se muestran los fundamentos te贸ricos y los detalles t茅cnicos del equipo resultante. Se presentan distintas pruebas para comprobar la resoluci贸n y fiabilidad de las medidas obtenidas con el sistema. Por 煤ltimo se muestran las prestaciones que permite alcanzar la t茅cnica para medidas en distintos escenarios. Se muestra c贸mo la t茅cnica permite una caracterizaci贸n completa de cualquier distorsi贸n debida a PMD, midiendo el estado de polarizaci贸n de todas las componentes. Partiendo de estos datos se puede obtener tambi茅n una supresi贸n selectiva individualizada de las distintas componentes, usando el propio laser de bombeo para resolver el ruido subyacente. Tambi茅n se pode de manifiesto c贸mo los datos resultantes pueden servir para identificar si la distorsi贸n presente en la polarizaci贸n puede tener su origen en fen贸menos no lineales, como la modulaci贸n cruzada de fase (XPM). Con los resultados obtenidos en los distintos escenarios se prueba la versatilidad de la medida. El objetivo en el cap铆tulo cuarto es el planteamiento y estudio de nuevas t茅cnicas de monitorizaci贸n de OSNR, que puedan ser empleadas en esquemas basados en multiplexaci贸n de polarizaci贸n. Para tal fin se analiza la coherencia que presentan las se帽ales de tr谩fico real. Se profundiza en las distintas propiedades que presenta el espectro 贸ptico instant谩neo de una se帽al, en funci贸n de la aleatoriedad de la secuencia de bits transmitidos. Posteriormente, se observa la din谩mica de los valores de potencia que sigue una componente espectral, cuando se transmiten se帽ales con diferente grado de aleatoriedad definido en los est谩ndares de modulaci贸n. Se comprueban, con simulaciones y ajustes, las dependencias esperadas y por 煤ltimo se muestran las limitaciones que presenta la t茅cnica. El cap铆tulo quinto recoge las siguientes conclusiones generales de la tesis. *El uso de U-DWDM y filtrado estrecho de canales dificulta la medida de OSNR basado en la identificaci贸n de se帽al y ruido en el espectro 贸ptico. En estos escenarios, el poder resolutivo de la t茅cnica de filtrado juega un papel muy importante, y el uso de ROADM exige un an谩lisis exhaustivo y cuidadosos de las medidas obtenidas. El filtrado mediante difusi贸n Brillouin estimulada presenta una gran ventaja en estos casos debido a su alta resoluci贸n espectral, aunque este filtrado estrecho lleve asociado una sensibilidad mermada que limita la medida de la densidad espectral del ruido. *El an谩lisis de la distorsi贸n en se帽ales con formatos de modulaci贸n basados en m煤ltiples portadoras no se puede llevar a cabo con la normativa est谩ndar, ya que 茅sta fue dise帽ada para sistemas de modulaci贸n de portadora 煤nica. Para estos esquemas, el uso de la alta resoluci贸n presenta ventajas adicionales ya que permite la caracterizaci贸n de otros par谩metros de calidad de la modulaci贸n bas谩ndose en el espectro 贸ptico de la misma. *El filtrado basado en difusi贸n Brilluoin estimulada se puede usar para alcanzar una monitorizaci贸n individualizada de las subportadoras involucradas en sistemas de modulaci贸n de m煤ltiples portadoras tales como el OFDM. Se ha desarrollado un algoritmo con el fin de medir y aislar la potencia 贸ptica de cada una de las diferentes subportadoras presentes, con estos datos hemos analizado la distorsi贸n en la recepci贸n y hemos hallado una relaci贸n entre las medidas obtenidas en dominio el茅ctrico y las resultantes de nuestro an谩lisis . Bas谩ndonos en esta nueva definici贸n, SC-OSNR, hemos conseguido medir las prestaciones de cada sub-portadora de manera individual. Esta caracterizaci贸n abre la posibilidad al dise帽o atendiendo a la distorsi贸n presente en cada sub-portador, en vez de basarse en una prestaci贸n media para toda la banda de modulaci贸n. *Cuando la se帽al y el ruido poseen el mismo ancho de banda en el espectro, se ha corroborado la imposibilidad de medir el ASE. En estos casos se puede usar la polarizaci贸n para distinguir entre ambos. Haciendo uso de la sensibilidad a la polarizaci贸n que presenta la difusi贸n Brillouin estimulada, se puede obtener el OSNR dentro de la banda de la se帽al generando un cambio selectivo y de gran magnitud en el vector de polarizaci贸n de las distintas componentes espectrales. Sin necesidad de un polarizador y haciendo uso de su alto poder resolutivo, el sistema puede suprimir selectivamente la contribuci贸n de las distintas componentes espectrales de la se帽al y revelar el ruido subyacente. *Mejorando el control del estado de la polarizaci贸n del l谩ser del bombeo en la difusi贸n Brillouin estimulada, se ha desarrollado un novedoso m茅todo para la medida del estado de la polarizaci贸n resuelto espectralmente. Bas谩ndonos en la resoluci贸n espectral de la difusi贸n Brillouin estimulada y de la dependencia que presenta su ganancia con la polarizaci贸n, se ha conseguido desarrollar una polarimetr铆a espectral completa con la resoluci贸n del filtro basado en SBS. Sin necesidad de un alineamiento o conocimiento previo del estado de la se帽al, la t茅cnica consigue resolver el estado de polarizaci贸n de m煤ltiples se帽ales en rangos espectrales amplios sin sacrificar su alta resoluci贸n. *La polarizaci贸n se puede usar para diferenciar entre se帽al y ruido siempre y cuando no se trate de un sistema basado en multiplexaci贸n de polarizaci贸n. No obstante, la despolarizaci贸n parcial de la se帽al asociada a fen贸menos como la dispersi贸n de modo de polarizaci贸n (PMD) o como efectos no lineales, impide la medida por supresi贸n. En estos casos, una medida corriente del grado de polarizaci贸n o una simple proyecci贸n del estado de la se帽al sobre un polarizador se muestra insuficiente para poder identificar se帽al y ruido de acuerdo con su polarizaci贸n. Sin embargo, una caracterizaci贸n completa del estado de polarizaci贸n, fruto de una polarimetr铆a espectral de alta resoluci贸n, permite una cuantificaci贸n y clasificaci贸n de todos los fen贸menos de distorsi贸n asociados a polarizaci贸n, a trav茅s de los valores de los estados de polarizaci贸n de cada componente espectral, y su variaci贸n a lo largo el ancho de banda. *Los esquemas basados en multiplexaci贸n de la polarizaci贸n impiden el uso de t茅cnicas de medida de OSNR basadas en supresi贸n de la polarizaci贸n. Cuando la se帽al es modulada con dos secuencias de bits descorreladas en dos estados perpendiculares de polarizaci贸n, presenta una aparente despolarizaci贸n que hace que se asemeje en sus propiedades a las del ruido. Para estos casos se propone una t茅cnica novedosa. Bas谩ndose en las medida de las densidad de potencia espectral instant谩nea y su din谩mica, la t茅cnica permite diferenciar entre la componente de se帽al y ruido, debido a la coherencia remanente que existe en la se帽al, fruto de la periodicidad de la estructura de datos presente. Aunque las medidas corroboran los supuestos presentados en las etapas de desarrollo iniciales, solo conseguimos tener 茅xito en aquellos casos donde el nivel de ruido era muy elevado y no se pudo llegar a medir valores significativos para considerarlo una t茅cnica robusta

    Thermal Boundary Conductance: A Materials Science Perspective

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    The thermal boundary conductance (TBC) of materials pairs in atomically intimate contact is reviewed as a practical guide for materials scientists. First, analytical and computational models of TBC are reviewed. Five measurement methods are then compared in terms of their sensitivity to TBC: the 3 omega method, frequency- and time-domain thermoreflectance, the cut-bar method, and a composite effective thermal conductivity method. The heart of the review surveys 30 years of TBC measurements around room temperature, highlighting the materials science factors experimentally proven to influence TBC. These factors include the bulk dispersion relations, acoustic contrast, and interfacial chemistry and bonding. The measured TBCs are compared across a wide range of materials systems by using the maximum transmission limit, which with an attenuated transmission coefficient proves to be a good guideline for most clean, strongly bonded interfaces. Finally, opportunities for future research are discussed

    Performance evaluation of optical communication networks

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    Fingerprints in the Optical and Transport Properties of Quantum Dots

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    The book "Fingerprints in the optical and transport properties of quantum dots" provides novel and efficient methods for the calculation and investigating of the optical and transport properties of quantum dot systems. This book is divided into two sections. In section 1 includes ten chapters where novel optical properties are discussed. In section 2 involve eight chapters that investigate and model the most important effects of transport and electronics properties of quantum dot systems This is a collaborative book sharing and providing fundamental research such as the one conducted in Physics, Chemistry, Material Science, with a base text that could serve as a reference in research by presenting up-to-date research work on the field of quantum dot systems
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