Advanced adaptive compensation system for free-space optical communications

Massive amounts of information are created daily in commercial fields like earth observation, that must be downloaded to earth ground stations in the short time of a satellite pass. Today, much of the collected information must be dropped due to lack of bandwidth, and laser downlinks can offer tenths of gigabits throughput solving this bottleneck limitation. In a down-link scenario, the performance of laser satellite communications is limited due to atmospheric turbulence, which causes fluctuations in the intensity and the phase of the received signal leading to an increase in bit error probability. In principle, a single-aperture phase-compensated receiver, based on adaptive optics, can overcome atmospheric limitations by adaptive tracking and correction of atmospherically induced aberrations. However, under strong-turbulence situations, the effectiveness of traditional adaptive optics systems is severely compromised. In such scenarios, sensor-less techniques offer robustness, hardware simplicity, and easiness of implementation and integration at a reduced cost, but the state-of-the-art approaches still require too many iterations to perform the correction, exceeding the temporal coherence of the field and thus falling behind the field evolution. This thesis proposes a new iterative AO technique for strong turbulence compensation that reduces the correction time, bridging the limitation of similar systems in lasercom applications. It is based on the standard sensor-less system design, but it additionally uses a short-exposure focal intensity image to accelerate the correction. The technique combines basic principles of Fourier optics, image processing, and quadratic signal optimization to correct the wave-front. This novel approach directly updates the phases of the most intense focal-plane speckles, maximizing the power coupled into a single-mode fiber convexly. Numerical analyses show that this method has a robust and excellent performance under very strong turbulence. Laboratory results confirm that a focal speckle pattern can be used to accelerate the iterative compensation. This technique delivers nearly twofold bandwidth reduction compared with standard methods, and sufficient signal gain and stability to allow high throughput data transmission with nearly error-free performance in emulated satellite downlink scenarios. A property highlight is the in-advance knowledge of the required number of iterations, allowing on-demand management of the loop bandwidth in different turbulent regimes. Besides remaining conceptually and technically simple, it opens a new insight to iterative solutions that may lead to the development of new methods. With further refinement, this technique can surely contribute to making possible the use of iterative solutions in laser communicationsSatélites de observación de la tierra diariamente generan gigantescas cantidades de datos que deben ser enviados a estaciones terrenas. La mayoría de la información recolectada debe desecharse debido al reducido tiempo visible de un satélite en movimiento y el limitado ancho de banda de transmisión. Enlaces ópticos pueden solucionar esta limitación ofreciendo multi-gigabit de ancho de banda. Sin embargo, el desempeño de un downlink laser está limitado por la turbulencia atmosférica, la cual induce variaciones en la intensidad y la fase de la señal recibida incrementando la probabilidad de error en los datos recibidos. En principio, un receptor basado en una apertura simple utilizando óptica adaptativa puede corregir las aberraciones de fase inducidas por la atmósfera, mejorando el canal de transmisión. Sin embargo, la eficiencia de los sistemas de óptica adaptativa tradicionales se ve seriamente reducida en situaciones de turbulencia fuerte. En tales escenarios, técnicas iterativas ofrecen mayor robustez, simplicidad de diseño e implementación, así como también facilidad de integración a un costo reducido. Desafortunadamente, dicha tecnología aún requiere demasiadas iteraciones para corregir la fase distorsionada, excediendo el tiempo de coherencia del frente de onda. Esta tesis propone una nueva técnica iterativa de óptica adaptativa capaz de reducir el tiempo de convergencia en escenarios de turbulencia fuerte. La técnica utiliza el diseño tradicional de los sistemas de corrección iterativos, agregando el uso de una imagen focal de intensidad para acelerar el proceso de corrección del campo distorsionado. En dicha técnica se combinan principios básicos de óptica de Fourier, procesamiento de imagen, y optimización cuadrática de la señal para corregir el frente de onda. De esta forma, la fase de los puntos focales de mayor intensidad (speckles) puede modificarse directamente y con ello maximizar de forma convexa la potencia acoplada en fibra. Los análisis numéricos demuestran robustez y un excelente desempeño en escenarios de turbulencia fuerte. Los resultados de laboratorio confirman que el moteado de intensidad puede utilizarse para acelerar la corrección iterativa. Esta técnica utiliza la mitad del ancho de banda requerido con la técnica tradicional, al mismo tiempo que ofrece suficiente ganancia y estabilidad de la señal para lograr enlaces ópticos con muy baja probabilidad de error. Al mismo tiempo, la técnica propuesta permite conocer con anticipación el número total de iteraciones y posibilita la administración bajo demanda del ancho de banda requerido en diferentes escenarios de turbulencia. Esta tesis ofrece una mirada diferente a los métodos iterativos, posibilitando el desarrollo de nuevos conceptos y contribuyendo al uso de soluciones iterativas en comunicaciones laser por espacio libre.Postprint (published version

Intensity-based adaptive optics with sequential optimization for laser communications

Wavefront distortions of optical waves propagating through the turbulent atmosphere are responsible for phase and amplitude fluctuations, causing random fading in the signal coupled into single-mode optical fibers. Wavefront aberrations can be confronted, in principle, with adaptive optics technology that compensates the incoming optical signal by the phase conjugation principle and mitigates the likeliness of fading. However, real-time adaptive optics requires phase wavefront measurements, which are generally difficult under typical propagation conditions for communication scenarios. As an alternative to the conventional adaptive optics approach, here, we discuss a novel phase-retrieval technique that indirectly determines the unknown phase wavefront from focal-plane intensity measurements. The adaptation approach is based on sequential optimization of the speckle pattern in the focal plane and works by iteratively updating the phases of individual speckles to maximize the received power. We found in our analysis that this technique can compensate the distorted phasefront and increase the signal coupled with a significant reduction in the required number of iterations, resulting in a loop bandwidth utilization well within the capacity of commercially available deformable mirrors.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Mapa de Favorabilidad Geotérmica Aplicando el Método de Análisis Geothermal Play Fairway Área I, Puna Norte, Argentina

Fil: Asato, G. Servicio Geológico Minero Argentino. Instituto de Geología y Recursos Minerales; Argentina. ORCID: 0000-0002-1968-7741Fil: Seggiaro, R. Servicio Geológico Minero Argentino. Delegación Salta; Argentina.Fil: Conde Serra, A. Servicio Geológico Minero Argentino. Instituto de Geología y Recursos Minerales; Argentina.Fil: Carrizo, N. Servicio Geológico Minero Argentino. Delegación Catamarca; Argentina.Fil: Larcher, N. Servicio Geológico Minero Argentino; Argentina.Fil: Azcurra, D. Servicio Geológico Minero Argentino; Argentina.Fil: Castro Godoy, S. Servicio Geológico Minero Argentino; Argentina.Fil: Carballo, F. Servicio Geológico Minero Argentino; Argentina.Fil: Marquetti, C. Servicio Geológico Minero Argentino. Instituto de Geología y Recursos Minerales; Argentina.Fil: Naón, V. Servicio Geológico Minero Argentino. Instituto de Geología y Recursos Minerales; Argentina.Fil: Lindsey, C. Universidad de Nevada. Nevada Bureau of Mines and Geology. Great Basin Center for Geothermal Energy (GBCGE); Estados Unidos de América.Fil: Ayling, B. Universidad de Nevada. Nevada Bureau of Mines and Geology. Great Basin Center for Geothermal Energy (GBCGE); Estados Unidos de América.Fil: Faulds, J. Universidad de Nevada. Nevada Bureau of Mines and Geology. Great Basin Center for Geothermal Energy (GBCGE); Estados Unidos de América.Fil: Coolbaugh, M. Universidad de Nevada. Nevada Bureau of Mines and Geology. Great Basin Center for Geothermal Energy (GBCGE); Estados Unidos de América.Como resultado del acuerdo firmado entre el Great Basin Center of Geothermal Energy (GBCGE) y el Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR) se inició un nuevo proyecto cuyo objetivo fue el descubrimiento de recursos geotérmicos ocultos o ciegos en una porción de la Puna (NOA). Para el cumplimiento de este objetivo la metodología Geothermal Play Fairway, diseñada por el GBCGE, fue implementada en la región seleccionada con el propósito de detectar zonas de favorabilidad geotérmica de alta entalpía dentro del área de estudio. Esta metodología consiste en la superposición de mapas de evidencias, según la metodología adoptada, de manera tal que cada punto del mapa resultante obtiene un puntaje otorgado por la cantidad y calidad de las evidencias de sistemas geotermales asociadas a dicho punto. Se recolectó, analizó y procesó información tanto de evidencias directas como indirectas de la existencia de Fluidos, Flujo calórico y Permeabilidad (principales componentes de un sistema geotermal) para producir mapas ponderados de cada uno de estos subsistemas. Luego se combinaron los mapas resultantes para crear un Mapa de Favorabilidad Geotérmica de la región de estudio. La eficacia del método se verificó después de reconocer cuatro sitios con recursos geotérmicos previamente conocidos. Los sistemas geotérmicos de Aguas Calientes Caldera, Incachule, Tocomar, Pompeya y Antuco (Zona A); Caldera de Coranzulí (Zona B); y Volcán Tuzgle (Zona D). Además, se detectaron otras ubicaciones potenciales con antecedentes no previos, como las áreas de Rosario de Coyaguaima y Pairique (Zona C). Y así mismo cabe agregar el sector que comprende el Salar de Rincón como área de interés. Es bien sabido que una mayor investigación y la incorporación de más datos podrían aumentar la posibilidad de descubrir nuevos sitios con potencial geotérmico. Este reporte presenta un resumen de la metodología empleada, la descripción de las evidencias consideradas y las razones de los pesos asignados a cada una de las evidencias. La intención no es sólo presentar los resultados obtenidos para el área de estudio, sino también generar una guía que permita al lector implementar la metodología Geothermal Play Fairway en otras regiones de Argentina

Why Are Outcomes Different for Registry Patients Enrolled Prospectively and Retrospectively? Insights from the Global Anticoagulant Registry in the FIELD-Atrial Fibrillation (GARFIELD-AF).

Background: Retrospective and prospective observational studies are designed to reflect real-world evidence on clinical practice, but can yield conflicting results. The GARFIELD-AF Registry includes both methods of enrolment and allows analysis of differences in patient characteristics and outcomes that may result. Methods and Results: Patients with atrial fibrillation (AF) and ≥1 risk factor for stroke at diagnosis of AF were recruited either retrospectively (n = 5069) or prospectively (n = 5501) from 19 countries and then followed prospectively. The retrospectively enrolled cohort comprised patients with established AF (for a least 6, and up to 24 months before enrolment), who were identified retrospectively (and baseline and partial follow-up data were collected from the emedical records) and then followed prospectively between 0-18 months (such that the total time of follow-up was 24 months; data collection Dec-2009 and Oct-2010). In the prospectively enrolled cohort, patients with newly diagnosed AF (≤6 weeks after diagnosis) were recruited between Mar-2010 and Oct-2011 and were followed for 24 months after enrolment. Differences between the cohorts were observed in clinical characteristics, including type of AF, stroke prevention strategies, and event rates. More patients in the retrospectively identified cohort received vitamin K antagonists (62.1% vs. 53.2%) and fewer received non-vitamin K oral anticoagulants (1.8% vs . 4.2%). All-cause mortality rates per 100 person-years during the prospective follow-up (starting the first study visit up to 1 year) were significantly lower in the retrospective than prospectively identified cohort (3.04 [95% CI 2.51 to 3.67] vs . 4.05 [95% CI 3.53 to 4.63]; p = 0.016). Conclusions: Interpretations of data from registries that aim to evaluate the characteristics and outcomes of patients with AF must take account of differences in registry design and the impact of recall bias and survivorship bias that is incurred with retrospective enrolment. Clinical Trial Registration: - URL: http://www.clinicaltrials.gov . Unique identifier for GARFIELD-AF (NCT01090362)

Risk profiles and one-year outcomes of patients with newly diagnosed atrial fibrillation in India: Insights from the GARFIELD-AF Registry.

BACKGROUND: The Global Anticoagulant Registry in the FIELD-Atrial Fibrillation (GARFIELD-AF) is an ongoing prospective noninterventional registry, which is providing important information on the baseline characteristics, treatment patterns, and 1-year outcomes in patients with newly diagnosed non-valvular atrial fibrillation (NVAF). This report describes data from Indian patients recruited in this registry. METHODS AND RESULTS: A total of 52,014 patients with newly diagnosed AF were enrolled globally; of these, 1388 patients were recruited from 26 sites within India (2012-2016). In India, the mean age was 65.8 years at diagnosis of NVAF. Hypertension was the most prevalent risk factor for AF, present in 68.5% of patients from India and in 76.3% of patients globally (P < 0.001). Diabetes and coronary artery disease (CAD) were prevalent in 36.2% and 28.1% of patients as compared with global prevalence of 22.2% and 21.6%, respectively (P < 0.001 for both). Antiplatelet therapy was the most common antithrombotic treatment in India. With increasing stroke risk, however, patients were more likely to receive oral anticoagulant therapy [mainly vitamin K antagonist (VKA)], but average international normalized ratio (INR) was lower among Indian patients [median INR value 1.6 (interquartile range {IQR}: 1.3-2.3) versus 2.3 (IQR 1.8-2.8) (P < 0.001)]. Compared with other countries, patients from India had markedly higher rates of all-cause mortality [7.68 per 100 person-years (95% confidence interval 6.32-9.35) vs 4.34 (4.16-4.53), P < 0.0001], while rates of stroke/systemic embolism and major bleeding were lower after 1 year of follow-up. CONCLUSION: Compared to previously published registries from India, the GARFIELD-AF registry describes clinical profiles and outcomes in Indian patients with AF of a different etiology. The registry data show that compared to the rest of the world, Indian AF patients are younger in age and have more diabetes and CAD. Patients with a higher stroke risk are more likely to receive anticoagulation therapy with VKA but are underdosed compared with the global average in the GARFIELD-AF. CLINICAL TRIAL REGISTRATION-URL: http://www.clinicaltrials.gov. Unique identifier: NCT01090362

Genomic Ancestry, CYP2D6, CYP2C9, and CYP2C19 Among Latin Americans

We present the distribution of CYP2D6, CYP2C9, and CYP2C19 variants and predicted phenotypes in 33 native and admixed populations from Ibero-America (n > 6,000) in the context of genetic ancestry (n = 3,387). Continental ancestries are the major determinants of frequencies of the increased-activity allele CYP2C19*17 and CYP2C19 gUMs (negatively associated with Native American ancestry), decreased-activity alleles CYP2D6*41 and CYP2C9*2 (positively associated with European ancestry), and decreased-activity alleles CYP2D6*17 and CYP2D6*29 (positively associated with African ancestry). For the rare alleles, CYP2C9*2 and CYPC19*17, European admixture accounts for their presence in Native American populations, but rare alleles CYP2D6*5 (null-activity), CYP2D6-multiplication alleles (increased activity), and CYP2C9*3 (decreased-activity) were present in the pre-Columbian Americas. The study of a broad spectrum of Native American populations from different ethno-linguistic groups show how autochthonous diversity shaped the distribution of pharmaco-alleles and give insights on the prevalence of clinically relevant phenotypes associated with drugs, such as paroxetine, tamoxifen, warfarin, and clopidogrel

La renovación de la palabra en el bicentenario de la Argentina : los colores de la mirada lingüística

El libro reúne trabajos en los que se exponen resultados de investigaciones presentadas por investigadores de Argentina, Chile, Brasil, España, Italia y Alemania en el XII Congreso de la Sociedad Argentina de Lingüística (SAL), Bicentenario: la renovación de la palabra, realizado en Mendoza, Argentina, entre el 6 y el 9 de abril de 2010. Las temáticas abordadas en los 167 capítulos muestran las grandes líneas de investigación que se desarrollan fundamentalmente en nuestro país, pero también en los otros países mencionados arriba, y señalan además las áreas que recién se inician, con poca tradición en nuestro país y que deberían fomentarse. Los trabajos aquí publicados se enmarcan dentro de las siguientes disciplinas y/o campos de investigación: Fonología, Sintaxis, Semántica y Pragmática, Lingüística Cognitiva, Análisis del Discurso, Psicolingüística, Adquisición de la Lengua, Sociolingüística y Dialectología, Didáctica de la lengua, Lingüística Aplicada, Lingüística Computacional, Historia de la Lengua y la Lingüística, Lenguas Aborígenes, Filosofía del Lenguaje, Lexicología y Terminología

Advanced adaptive compensation system for free-space optical communications

Massive amounts of information are created daily in commercial fields like earth observation, that must be downloaded to earth ground stations in the short time of a satellite pass. Today, much of the collected information must be dropped due to lack of bandwidth, and laser downlinks can offer tenths of gigabits throughput solving this bottleneck limitation. In a down-link scenario, the performance of laser satellite communications is limited due to atmospheric turbulence, which causes fluctuations in the intensity and the phase of the received signal leading to an increase in bit error probability. In principle, a single-aperture phase-compensated receiver, based on adaptive optics, can overcome atmospheric limitations by adaptive tracking and correction of atmospherically induced aberrations. However, under strong-turbulence situations, the effectiveness of traditional adaptive optics systems is severely compromised. In such scenarios, sensor-less techniques offer robustness, hardware simplicity, and easiness of implementation and integration at a reduced cost, but the state-of-the-art approaches still require too many iterations to perform the correction, exceeding the temporal coherence of the field and thus falling behind the field evolution. This thesis proposes a new iterative AO technique for strong turbulence compensation that reduces the correction time, bridging the limitation of similar systems in lasercom applications. It is based on the standard sensor-less system design, but it additionally uses a short-exposure focal intensity image to accelerate the correction. The technique combines basic principles of Fourier optics, image processing, and quadratic signal optimization to correct the wave-front. This novel approach directly updates the phases of the most intense focal-plane speckles, maximizing the power coupled into a single-mode fiber convexly. Numerical analyses show that this method has a robust and excellent performance under very strong turbulence. Laboratory results confirm that a focal speckle pattern can be used to accelerate the iterative compensation. This technique delivers nearly twofold bandwidth reduction compared with standard methods, and sufficient signal gain and stability to allow high throughput data transmission with nearly error-free performance in emulated satellite downlink scenarios. A property highlight is the in-advance knowledge of the required number of iterations, allowing on-demand management of the loop bandwidth in different turbulent regimes. Besides remaining conceptually and technically simple, it opens a new insight to iterative solutions that may lead to the development of new methods. With further refinement, this technique can surely contribute to making possible the use of iterative solutions in laser communicationsSatélites de observación de la tierra diariamente generan gigantescas cantidades de datos que deben ser enviados a estaciones terrenas. La mayoría de la información recolectada debe desecharse debido al reducido tiempo visible de un satélite en movimiento y el limitado ancho de banda de transmisión. Enlaces ópticos pueden solucionar esta limitación ofreciendo multi-gigabit de ancho de banda. Sin embargo, el desempeño de un downlink laser está limitado por la turbulencia atmosférica, la cual induce variaciones en la intensidad y la fase de la señal recibida incrementando la probabilidad de error en los datos recibidos. En principio, un receptor basado en una apertura simple utilizando óptica adaptativa puede corregir las aberraciones de fase inducidas por la atmósfera, mejorando el canal de transmisión. Sin embargo, la eficiencia de los sistemas de óptica adaptativa tradicionales se ve seriamente reducida en situaciones de turbulencia fuerte. En tales escenarios, técnicas iterativas ofrecen mayor robustez, simplicidad de diseño e implementación, así como también facilidad de integración a un costo reducido. Desafortunadamente, dicha tecnología aún requiere demasiadas iteraciones para corregir la fase distorsionada, excediendo el tiempo de coherencia del frente de onda. Esta tesis propone una nueva técnica iterativa de óptica adaptativa capaz de reducir el tiempo de convergencia en escenarios de turbulencia fuerte. La técnica utiliza el diseño tradicional de los sistemas de corrección iterativos, agregando el uso de una imagen focal de intensidad para acelerar el proceso de corrección del campo distorsionado. En dicha técnica se combinan principios básicos de óptica de Fourier, procesamiento de imagen, y optimización cuadrática de la señal para corregir el frente de onda. De esta forma, la fase de los puntos focales de mayor intensidad (speckles) puede modificarse directamente y con ello maximizar de forma convexa la potencia acoplada en fibra. Los análisis numéricos demuestran robustez y un excelente desempeño en escenarios de turbulencia fuerte. Los resultados de laboratorio confirman que el moteado de intensidad puede utilizarse para acelerar la corrección iterativa. Esta técnica utiliza la mitad del ancho de banda requerido con la técnica tradicional, al mismo tiempo que ofrece suficiente ganancia y estabilidad de la señal para lograr enlaces ópticos con muy baja probabilidad de error. Al mismo tiempo, la técnica propuesta permite conocer con anticipación el número total de iteraciones y posibilita la administración bajo demanda del ancho de banda requerido en diferentes escenarios de turbulencia. Esta tesis ofrece una mirada diferente a los métodos iterativos, posibilitando el desarrollo de nuevos conceptos y contribuyendo al uso de soluciones iterativas en comunicaciones laser por espacio libre