Modeling quasi-dark states with Temporal Coupled-Mode Theory

Coupled resonators are commonly used to achieve tailored spectral responses and allow novel functionalities in a broad range of applications, from optical modulation and filtering in integrated photonic circuits to the study of nonlinear dynamics in arrays of resonators. The Temporal Coupled-Mode Theory (TCMT) provides a simple and general tool that is widely used to model these devices and has proved to yield very good results in many different systems of low-loss, weakly coupled resonators. Relying on TCMT to model coupled resonators might however be misleading in some circumstances due to the lumped-element nature of the model. In this article, we report an important limitation of TCMT related to the prediction of dark states. Studying a coupled system composed of three microring resonators, we demonstrate that TCMT predicts the existence of a dark state that is in disagreement with experimental observations and with the more general results obtained with the Transfer Matrix Method (TMM) and the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) simulations. We identify the limitation in the TCMT model to be related to the mechanism of excitation/decay of the supermodes and we propose a correction that effectively reconciles the model with expected results. A comparison with TMM and FDTD allows to verify both steady-state and transient solutions of the modified-TCMT model. The proposed correction is derived from general considerations, energy conservation and the non-resonant power circulating in the system, therefore it provides good insight on how the TCMT model should be modified to eventually account for the same limitation in a different coupled-resonator design. Moreover, our discussion based on coupled microring resonators can be useful for other electromagnetic resonant systems due to the generality and far-reach of the TCMT formalism.Comment: 7 pages, 4 figure

Impact of climate change on energy use and bioclimatic design of residential buildings in the 21st century in Argentina

Climate change will have great impacts on building´ energy consumption and design of future buildings should consider this situation. The aims of this research are to evaluate the impact of climate change on the energy performance of residential buildings and to analyze if bioclimatic strategies that are appropriate for present climatic conditions should be applied in the design of future buildings. A compact conventional housing that represents an Argentinean typical mid-income house was simulated with EnergyPlus software and calibrated with measured data. Energy consumption and bioclimatic strategies were analyzed for future data under A2 scenario. The change of annual energy use between the baseline period (1961-1990) and 2080 is predicted to range from − 25% to 8% for conventional housing buildings. The energy destined to air heating and cooling will be 23%?59% lower and 360-790% higher, respectively, in 2080 than in the baseline period (1961-1990). These values correspond to decreases between 6.0 and 7.6 kWh/m2-decade (heating) and increases between 1.7 and 8.4 kWh/m2-decade (cooling). Recommendations on future building design and building retrofit are done. Sunshading together a with reduction of direct solar gains and natural ventilation were found to be the most effective design strategies to counteract climate changes in future buildings.Fil: Flores Larsen, Silvana Elinor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; ArgentinaFil: Filippin, Maria Celina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Barea Paci, Gustavo Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; Argentin

Spectral Engineering with Coupled Microcavities: Active Control of Resonant Mode-Splitting

Optical mode-splitting is an efficient tool to shape and fine-tune the spectral response of resonant nanophotonic devices. The active control of mode-splitting, however, is either small or accompanied by undesired resonance shifts, often much larger than the resonance-splitting. We report a control mechanism that enables reconfigurable and widely tunable mode-splitting while efficiently mitigating undesired resonance shifts. This is achieved by actively controlling the excitation of counter-traveling modes in coupled resonators. The transition from a large splitting (80 GHz) to a single-notch resonance is demonstrated using low power microheaters (35 mW). We show that the spurious resonance-shift in our device is only limited by thermal crosstalk and resonance-shift-free splitting control may be achieved.Comment: 4 pages, 3 figure

Massive diagnosis of the thermal behavior of buildings through the use of the infrared thermography

El objetivo de este trabajo es realizar el diagnóstico del comportamiento térmico de edificios mediante el uso de la termografía infrarroja y evaluar la utilidad de esta herramienta para una evaluación rápida y confiable. Se seleccionó un barrio representativo de la edificación existente en la ciudad de Mendoza, Argentina (32°40’ Lat. Sur, 68°51’ Long. Oeste, 750 m s. n. m.). Se trabajó con 48 perfiles urbanos, 12 en cada una de las cuatro orientaciones de la cuadrícula. Se siguió un protocolo específico: 1) Se procedió a la toma de imágenes termográficas en dos momentos del día, la tarde-noche y la mañana temprano, para evitar posibles errores debidos a la incidencia de radiación solar directa. 2) La emisividad se introdujo en la cámara de acuerdo con estudios de materiales locales. Al mismo tiempo, se realizaron mediciones continuas de la temperatura del aire en el interior y exterior con registradores de datos con el objetivo de examinar en detalle los resultados obtenidos mediante el estudio termográfico.The objective of this work is to diagnose the thermal behaviour of buildings through the use of infrared thermography, and to evaluate the usefulness of this tool for a fast and reliable diagnosis. A district, representative of the existing building, was selected in the city of Mendoza, Argentina (32°40' Lat. South 68°51' Long. West, 750 m a. s. l.). We worked with 48 urban profiles, 12 in each of the four orientations of the grid. A specific protocol was followed: 1) Thermographic images were taken at two times of the day, in the evening and in the early morning, to avoid possible errors due to the incidence of direct solar radiation. 2) The emissivity was introduced into the chamber according to local materials studies.At the same time continuous measurement of air temperature inside and outside were taken with data-loggers with the objective of examining in detail the obtained results by the thermographic survey.Fil: Ganem, Carolina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Artes y Diseño; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Barea Paci, Gustavo Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; Argentin

Ampliación bioclimática de vivienda urbana con tecnología no tradicional

Se presentan los resultados del diseño y construcción de la ampliación de una vivienda urbana, cuyas características constructivas no son convencionales y se adaptan al ambiente ya construido. La misma se ubica en la ciudad de Mendoza, en el centro-oeste de Argentina. Posee estrategias de conservación de energía, uso de energía solar para calefaccionar e iluminar los espacios y dispone también de sistemas de enfriamiento pasivo. La misma ha sido proyectada siguiendo parámetros eco-ambientales. Se pone énfasis en los aspectos constructivos y materiales, adoptando tecnologías de bajo costo, construcción liviana, fácil montaje, modulación y racional, en función de situar el problema en lo estructural y en lo sustentable. Se presenta el balance y una simulación térmica cuyos valores demuestran que las técnicas usadas, las estrategias bioclimáticas adoptadas y los recursos dispuestos demandan además la incorporación de masa térmica para equilibrar la amplitud en que oscilan las temperaturas interiores.The results of the design and construction of urban housing´s enlarge it is presented. Its characteristics are not conventional energy efficient technology and it is adapted to the built environment. It is located in the city of Mendoza, in the Center-West of Argentina. It has strategies for the energy conservation, solar energy use to heat ing and lighting spaces and also provides passive cooling system. It has been designed following eco-environmental parameters such as architectural purposes. Emphasis is placed on the ability to express its constructive meaning and material, adapting technologies of low-cost, lightweight, easy assembly, modulation and rational in function to see the problem of the structural and sustainable building. The energy balance and thermal simulation it is presented. The values show that the used techniques, bioclimatic strategies adopted indicates the incorporation of more thermal mass to balance the extent in which range the indoor temperatures.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Ventana proyectada : Auditoría térmica invernal de un caso real en la ciudad de Mendoza

El comportamiento de los sistemas de ventanas y su implicancia en el consumo energético, constituyen una preocupación creciente en el mundo actual, donde las normativas y la concientización sobre el impacto del consumo energético en edificios promueven la adopción de estrategias de optimización del diseño arquitectónico. Las ventanas proyectadas tienen la particularidad de poseer tres o más planos vidriados orientados a distinto acimut, logrando un conjunto multiacimutal, que las hacen muy interesantes como sistema solar pasivo. Si bien se conocen las características térmicas de las ventanas planas en fachadas energéticas, las ventanas proyectadas adolecen de un estudio profundo y de sus implicancias en climas templados continentales. La presente comunicación expone las mediciones de la estación invernal de un caso real, actividad que forma parte de la tesis doctoral titulada “Sistemas de Aventanamiento Multiacimutales para Edificios Sustentables en Climas Templados Continentales”.The system performance of windows and its implication in energy consumption is a growing concern in today's world, where regulations and awareness of the impact of energy consumption in buildings, promote the adoption of strategies to optimize the architectural design. The projected windows have the particularity of possessing three or more planes oriented at different azimuth glazes, achieving a set multi-azimuthal, which make them very interesting as passive solar. While we know the thermal characteristics of flat facades energy windows, projected windows suffer from a profound study and its implications for continental temperate climates. This communication presents the measurements of the winter season a real case, an activity that is part of the doctoral thesis entitled “Multi-azimuthal window's systems for sustainable buildings in continental temperate climates”.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Análisis térmico invernal de una vivienda unifamiliar no-tradicional en la ciudad de Mendoza

El objetivo de este trabajo se centra en evaluar el comportamiento térmico de invierno de una vivienda terminada en el año 2006 en la ciudad de Mendoza. Su tipología responde directamente a la influencia del racionalismo del Norte de Europa y ha sido construida con tecnología contemporánea que atiende a una mayor eficiencia energética. Sus elementos transparentes representan el 25.5% del total de la envolvente expuesta y se materializan con DVH, vidrio laminado tonalizado y carpintería con ruptura de puente térmico. Parte de sus elementos opacos presentan aislamiento térmico. A dicho fin se realiza una auditoría térmica y energética en Junio y Julio de 2009, que se completa mediante simulaciones. Se presentan recomendaciones para mejorar su comportamiento.The objective of this work focuses in evaluating thermal winter's behaviour of a house finished in the year 2006 in Mendoza's city. Its typology responds directly to the influence of North European rationalism and has been constructed with contemporary technology that attends to a better energy efficiency. Its transparent elements represent 25.5% of the total exposed envelope and materialize with hermetic double glazing and carpentry with thermal bridge rupture. Some of its’ opaque elements present thermal insulation. In order to reach the objective a thermal and energy audit is performed during June and July, 2009, and it is completed with simulations. Recommendations to better its performance are presented.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Valoración de las posibilidades energéticas de los edificios : La relación envolvente-orientación

El objetivo del trabajo es valorar las posibilidades energéticas de los edificios en relación con la envolvente expuesta y su orientación. El estudio de estas variables se integran a un esfuerzo mayor en el que se busca obtener información objetiva de las relaciones entre las variables intervinientes en la producción arquitectónica con la intención de clasificarlas en el marco de la certificación energética. Se utiliza el método de la Relación Carga Térmica / Colector (RCC). Se tomó como unidad de análisis una vivienda tipo dúplex perteneciente a un conjunto habitacional en altura ubicado en el área metropolitana de del Gran Mendoza. Se compararon envolventes tradicionales y envolventes mejoradas para cuatro casos de estudio cuyas valoraciones están en la cantidad de envolvente expuesta respecto de la orientación Norte o Sur. Se concluye en la definición de un sistema que permite la comparación válida entre casos para un mismo clima y un mismo sistema de calentamiento pasivo (ganancia directa).The objective of this paper is to analyze buildings’ energetic possibilities in relation with their exposed envelope and their orientation. The study of these variables is integrated within a greater effort to obtain objective information about the architectonic production towards defining energy certification measures. The Load Collector Ratio (LCR) annual performance method was used in a “duplex” typology house within a building located in the city of Mendoza, Argentina. Traditional and optimized envelopes were compared in four case studies with variations in the amount of exposed envelope in two orientations: North (towards the Equator in the Southern Hemisphere) and South (Opposite to the Equator in the Southern Hemisphere). It is concluded in the definition of a system that allows a valid comparison between cases for the same climate and with the same passive solar system (direct gain).Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Valoración de las posibilidades energéticas de los edificios : La relación envolvente-orientación

El objetivo del trabajo es valorar las posibilidades energéticas de los edificios en relación con la envolvente expuesta y su orientación. El estudio de estas variables se integran a un esfuerzo mayor en el que se busca obtener información objetiva de las relaciones entre las variables intervinientes en la producción arquitectónica con la intención de clasificarlas en el marco de la certificación energética. Se utiliza el método de la Relación Carga Térmica / Colector (RCC). Se tomó como unidad de análisis una vivienda tipo dúplex perteneciente a un conjunto habitacional en altura ubicado en el área metropolitana de del Gran Mendoza. Se compararon envolventes tradicionales y envolventes mejoradas para cuatro casos de estudio cuyas valoraciones están en la cantidad de envolvente expuesta respecto de la orientación Norte o Sur. Se concluye en la definición de un sistema que permite la comparación válida entre casos para un mismo clima y un mismo sistema de calentamiento pasivo (ganancia directa).The objective of this paper is to analyze buildings’ energetic possibilities in relation with their exposed envelope and their orientation. The study of these variables is integrated within a greater effort to obtain objective information about the architectonic production towards defining energy certification measures. The Load Collector Ratio (LCR) annual performance method was used in a “duplex” typology house within a building located in the city of Mendoza, Argentina. Traditional and optimized envelopes were compared in four case studies with variations in the amount of exposed envelope in two orientations: North (towards the Equator in the Southern Hemisphere) and South (Opposite to the Equator in the Southern Hemisphere). It is concluded in the definition of a system that allows a valid comparison between cases for the same climate and with the same passive solar system (direct gain).Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Análisis térmico invernal de una vivienda unifamiliar no-tradicional en la ciudad de Mendoza

El objetivo de este trabajo se centra en evaluar el comportamiento térmico de invierno de una vivienda terminada en el año 2006 en la ciudad de Mendoza. Su tipología responde directamente a la influencia del racionalismo del Norte de Europa y ha sido construida con tecnología contemporánea que atiende a una mayor eficiencia energética. Sus elementos transparentes representan el 25.5% del total de la envolvente expuesta y se materializan con DVH, vidrio laminado tonalizado y carpintería con ruptura de puente térmico. Parte de sus elementos opacos presentan aislamiento térmico. A dicho fin se realiza una auditoría térmica y energética en Junio y Julio de 2009, que se completa mediante simulaciones. Se presentan recomendaciones para mejorar su comportamiento.The objective of this work focuses in evaluating thermal winter's behaviour of a house finished in the year 2006 in Mendoza's city. Its typology responds directly to the influence of North European rationalism and has been constructed with contemporary technology that attends to a better energy efficiency. Its transparent elements represent 25.5% of the total exposed envelope and materialize with hermetic double glazing and carpentry with thermal bridge rupture. Some of its’ opaque elements present thermal insulation. In order to reach the objective a thermal and energy audit is performed during June and July, 2009, and it is completed with simulations. Recommendations to better its performance are presented.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES