Equivalent circuit and parameters extraction in a semiconductor optical amplifier

Orientadores: Evandro Conforti, Cristiano de Melo GalleDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e ComputaçãoResumo: O advento das comunicações por fibras ópticas esteve intrinsecamente ligado aos lasers a diodo semicondutor. Posteriormente, principalmente na área de redes metropolitanas, iniciaram-se as aplicações envolvendo o amplificador óptico a semicondutor (SOA, em inglês). O SOA é muito similar ao laser a diodo semicondutor, pois também amplifica a luz incidente através da emissão estimulada, a qual advém da emissão pelos portadores elétricos da região ativa. Estes são bombeados na região ativa através da corrente elétrica injetada na porta elétrica do SOA. A similaridade não é completa devido ao fato do amplificador não possuir realimentação de luz através de uma cavidade óptica ressonante, uma vez que sua região ativa é terminada por faces anti-refletivas. Dessa forma, a luz é amplificada apenas em uma passagem pela região ativa do SOA, sendo também denominado neste caso, SOA-TW, ou de onda caminhante. Desta forma, fazendo-se uma analogia com circuitos, a diferença SOAlaser é semelhante à diferença amplificador-oscilador eletrônico. Devido a esta semelhança, o estudo desenvolvido no presente trabalho, sobre o comportamento da impedância do amplificador óptico a semicondutor, foi baseado em um modelo equivalente de circuito de microondas desenvolvido para o laser a diodo semicondutor. O comportamento da impedância do SOA, composto por seu encapsulamento e chip, é de extrema importância para o controle e aprimoramento de chaveamento eletro-óptico do SOA em redes de última geração. Visando ao aprofundamento deste estudo, análises teóricas a respeito do laser a diodo semicondutor e do amplificador óptico a semicondutor são apresentados. Em seguida, são apresentados os resultados experimentais, com a extração do circuito equivalente do SOA e sua montagem eletro-óptica, com a comparação entre as respostas experimentais e teóricas. Nas considerações finais discutem-se as sugestões para trabalhos futuros sobre o comportamento da impedância eletro-óptica do SOAAbstract: The advent of communications using optical fiber was always connected, intrinsically, with the semiconductor diode laser. Later, in metropolitan optical networks, the semiconductor optical amplifier (SOA) was introduced to amplify up to eight channels in a WDM (wavelength division multiplex) system. The semiconductor optical amplifier and the semiconductor laser diode are similar since both of them amplify the input light through stimulated emission, which result from electric carriers that are pumped in the active layer through the injection current in the electrical gate in these devices. The similarity is not complete since the SOA has anti-reflection coatings at the end emission faces. Therefore, the light is amplified by the active layer only in one pass; in this case the SOA is called TW SOA (traveling wave SOA). Due to the similarity between the devices, the present study of the SOA impedance behavior was based in an equivalent model from researches about microwave circuits used in the literature to analyze semiconductor diode lasers. The SOA impedance behavior is given by the chip itself and its package; it is important to control and to improve the electrical-optical switch using the SOA for next generation networks. Looking for a deep knowledge about this research, theoretical analyses of the semiconductor diode lasers and SOA was presented in this research. After it, the experimental results are showed with the extraction of the SOA equivalent circuit and the electrical-optical assembly, and the comparison between the experimental and theoretical results was done. At the end of this work, some suggestions for future works are proposed regarding the behavior of the SOA electrical-optical impedanceMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia Elétric

Avaliação do efeito do pH na adsorção de proteínas do leite em bagaço de cana-de-açúcar

The adsorption is a common operation in the industries and has as objective the separation and purification of chemical compounds, being, therefore, a mass transfer process. Thus, adsorption is understood as an operation where there is the enrichment of a certain compound (adsorvate) in the surface region of a material (adsorbent). Recent research shows the increasing use of plant residues as adsorbents. Among these residues, sugarcane bagasse, due to its high availability and high surface area, is an excellent candidate for adsorption operations. The treatment of whey is of interest, as this mixture has a high polluting potential and is rich in proteins. Today, 50% of whey is used in the food industry, but there is still in Brazil its disposal as effluent. The main proteins present in the whey, known as homo proteins, are BSA (bovine serum albumin) and alpha-lactalbumin (α-La) and beta-lactoglobulin (β-Lg). The objective of this work is to evaluate the effect of pH of the solution on the adsorption capacity of these proteins in sugarcane bagasse. 100% Whey Protein solutions, buffered with citric acid and sodium citrate based buffer, at different pH (4.0, 4.5, 5.0, 5.5) were used to construct the curves of calibration. The results show that the pH of the solution influences the calibration curve which indicates variation in protein conformation. The pH of the solution was also shown to be a fundamental variable in the adsorption of milk proteins in sugar cane bagasse.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)A adsorção é uma operação comum nas indústrias e tem como objetivo a separação e purificação de compostos químicos, sendo, portanto, um processo de transferência de massa. Desse modo, a adsorção é entendida como uma operação onde existe o enriquecimento de um determinado composto (adsorvato) na região superficial de um material (adsorvente). Pesquisas recentes mostram o crescente uso de resíduos vegetais como adsorventes. Dentre estes resíduos o bagaço da cana-de-açúcar, por apresentar grande disponibilidade e área superficial elevada se mostra um excelente candidato para as operações de adsorção. O tratamento do soro do leite é de interesse, pois essa mistura possui um potencial poluidor elevado e é rica em proteínas. Hoje, 50% do soro do leite é utilizado na indústria alimentícia, porém ainda há no Brasil o seu descarte como efluente. As principais proteínas presentes no soro do leite, conhecidas como homo proteínas, são o BSA (albumina do soro bovino), a alfa-lactoalbumina (α-La) e a beta-lactoglobulina (β-Lg). O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito do pH da solução sobre a capacidade de adsorção destas proteínas em bagaço de cana. Soluções de Whey Protein – PROSTAR 100%, tamponadas com tampão a base de ácido cítrico e de citrato de sódio em diferentes valores de pH (4,0; 4,5; 5,0; 5,5) foram utilizados na construção das curvas de calibração. Os resultados demonstram que o pH da solução influencia a curva de calibração o que indica variação na conformação das proteínas. O pH da solução também se mostrou ser uma variável fundamental na adsorção das proteínas do leite em bagaço de cana de açúcar

Estimando taxas vitais com detecção imperfeita em populações de anfíbios e répteis

Orientador: Ricardo Jannini SawayaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A ecologia de populações investiga os fatores que levam a variação das taxas vitais e, consequentemente, no número de indivíduos. Isso inclui testar hipóteses sobre aspectos da história de vida das espécies e entender os fatores que podem modular a dinâmica populacional. No entanto, a obtenção de dados para testar hipóteses pode ser difícil para populações que apresentam probabilidades de detecção < 1, como anfíbios e répteis. A marcação e recaptura é amplamente usada para estimar a detecção e inferir aspectos de dinâmica populacional e testar hipóteses ecológicas. Neste trabalho empregamos a teoria de marcação e recaptura para testar hipóteses relacionadas à ecologia e conservação de populações de anfíbios e répteis. Utilizamos o programa MARK para implementar modelos de populações abertas e fechadas incorporando a probabilidade de detecção dos indivíduos, para obter estimativas de sobrevivência, e outros parâmetros populacionais usando máxima verossimilhança. Organizamos esta tese em quatro capítulos. Iniciamos enfatizando a importância da probabilidade de detecção, além de simular cenários hipotéticos para demonstrar a relação entre esforço de campo, tamanho ótimo amostral e viés amostral. Em seguida comparamos o efeito de duas técnicas de marcação, o corte de artelhos e o implante de microchips, sobre a sobrevivência individual do sapo ferreiro, Hypsiboas faber. No terceiro capítulo estimamos a sobrevivência e o crescimento populacional da jararaca-ilhoa, Bothrops insularis incorporando emigração temporária aos modelos. Além do estudo de taxas vitais e de dinâmica nas populações, a alocação de energia e suas consequências na sobrevivência individual podem ser testadas com modelos de marcação e recaptura. Assim, no quarto e último capítulo consideramos dois caracteres sexuais presentes no sistema de acasalamento dos lagartos, o tamanho da mandíbula e a coloração chamativa, para comparar as estimativas de sobrevivência entre machos e fêmeas do lagarto cauda de chicote, Cnemidophorus cf. ocellifer. . De forma geral, observamos que a probabilidade de detecção individual nos sistemas estudados foi baixa e condizente com a detecção de vertebrados em ambientes tropicais. Além disso, a inclusão de covariáveis na investigação de parâmetros vitais e no processo de detecção é fundamental para o melhor entendimento dos fatores que explicam a dinâmica de uma população. Especificamente observamos que: (i) demonstramos que as taxas que não incorporam a detecção são enviesadas em relação às estimativas que consideram a detecção, (ii) as estimativas de sobrevivência foram similares em indivíduos de Hypsiboas faber marcados com ablação de artelhos e microchips , (iii) Bothrops insularis apresentou baixa probabilidade de sobrevivência anual e crescimento populacional anual negativo. Por fim, (iv) machos maiores do lagarto Cnemidophorus cf. ocellifer apresentaram sobrevivência mensal menor do que machos menores, mas o oposto foi observado para as fêmeasAbstract: Population ecology aims to search for factors that lead to variation in vital rates and consequently, in the number of individuals. This includes testing hypotheses about natural history traits and threats to populations. However, obtaining data to test hypotheses is challenging because following individuals in the field can be difficult, especially for amphibians and reptiles, where detection probabilities are often < 1. Mark-recapture methods are widely used to estimate detection probabilities and to test ecological hypothesis. Here we used mark-recapture methods to test hypotheses related to ecology and conservation of amphibian and reptile populations. We implemented open- and closed-population models in Program MARK, to account for detection probabilities and to calculate survival estimates and other population parameters. We organized this dissertation into four chapters. In the first chapter we emphasize the importance of considering detection probabilities besides simulating hypothetical scenarios to show the relationship between field effort, sample size and precision. In the second chapter we used a Cormack-Jolly-Seber model to compare the effect of two amphibian marking techniques, toeclipping and PIT tagging, on survival in the blacksmith tree frog, Hypsiboas faber. In the third chapter our goal was to estimate survival and population growth of the golden lancehead, Bothrops insularis accounting for temporary emigration using Pollock's Robust Design. Besides the study of vital rates and population dynamics, energy allocation and its consequences for survival are testable with mark-recapture models. Thus, in the last chapter we used two traits from the lizard mating system, namely jaw size and courtship coloration, to compare survival estimates between males and females of the whiptail lizard, Cnemidophorus cf. ocellifer. In summary we observed that detection probability on the studied populations were low and similar to other vertebrate populations from the tropics. However, including covariates in estimation models of vital rates and detection is important to obtain more accurate results to explain population dynamics. Specifically we conclude that (i) return rates were biased low in relation to survival estimates that account for detectability, (ii) the estimates of survival were similar between toe-clipped and PIT tagged individuals of Hypsiboas faber, (iii) Bothrops insularis showed low survival probability and negative annual population growth. And (iv) larger Cnemidophorus cf. ocellifer males showed lower monthly survival probability than smaller males but the opposite was found for femalesDoutoradoEcologiaDoutor em Ecologi

Application of bioinformatics protocols and methods for human exome sequencing analysis

Orientador: Iscia Teresinha Lopes CendesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: Os avanços técnicos em sequenciamento alcançados em menos de uma década, atrelados ao desenvolvimento e barateamento do sequenciamento de alto desempenho, oferecem-nos a possibilidade de aplicação dessas tecnologias na medicina genômica. Nesse contexto, surge o sequenciamento do exoma humano, constituído das regiões codificantes do genoma, menor que 2% de sua totalidade. O sequenciamento do exoma (WES) se estabelece hoje como uma ferramenta custo-efetiva com a finalidade de identificar variantes de sequência relacionadas a várias doenças humanas. A análise através da bioinformática é essencial para lidar com o alto volume de dados gerados e realizar a ligação entre o experimento biológico e os dados obtidos. Objetivo: Aplicar e avaliar protocolos e aplicações disponíveis na análise dos dados gerados pelo sequenciamento de exomas humanos, bem como aplicar e aperfeiçoar protocolos e aplicações disponíveis para predizer variantes como potencialmente patológicas a partir de dados gerados pelo sequenciamento de exomas humanos. Materiais e métodos: Foram utilizadas as seguintes ferramentas: FastQC, Rqc, BWA, Picard, GATK e VEP. Estas foram então aplicadas às sequências do exoma humano possibilitando a identificação de variações nos perfis de qualidade das sequências, realinhamento local ao redor de inserções e deleções, recalibração da qualidade e posterior chamada das variantes potencialmente envolvidas nos fenótipos em estudo. No intuito de avaliar se a cobertura no exoma sofre variações mediante diferenças técnicas e étnicas, selecionamos amostras do Projeto 1000 Genomas. Resultados: A aplicação de nosso protocolo em 27 amostras WES resultou em gráficos de controle de qualidade pré e pós-alinhamento, que nos permitiram avaliar de modo global os perfis de qualidade destas sequências; realinhamento ao redor de inserções e deleções que ocorreu em mais de 15% da definição do exoma, realinhando mais de 79% das sequências; recalibração da qualidade que nos permitiu minimizar sua variação por ciclo da reação. Das sequências empregadas, 72% foram pareadas ao genoma, contudo 46% se estendem para fora da definição do exoma, com uma cobertura média de 59x para o exoma estendido e 66x para o exoma restrito. Temos que a cobertura para WES possui uma tendência a variar de acordo com a metodologia de captura empregada e ao grupo étnico de onde as amostras foram obtidas. Conclusão: A aplicação de um workflow para interrogação de variantes que considera a qualidade das sequências fornecidas pelo sequenciador, o alinhamento contra o genoma, realinhamento ao redor de regiões sabidamente conhecidas como portadoras de variações, recalibração da qualidade e anotação permitiu identificar variantes de sequência. Além disso, através da cobertura obtida pelo sequenciamento do exoma foi possível perceber diferenças técnicas e populacionais, refletindo que a complexidade do genoma pode interferir na reação de captura das sequências, influenciando na efetividade da técnica empregadaAbstract: The technical advances in sequencing made in less than a decade associated with the development and low costs of high throughput sequencing techniques allow their application in genomic medicine. Therefore, Whole Exome Sequencing (WES), which corresponds to less than 2% of the entire genome, emerges as a cost-effective tool that aims to identify variants related to human diseases. Bioinformatics is fundamental to process the big volume of data and link the obtained results with the biology. Objective: We aim to apply and evaluate protocols and applications designed for WES data analysis on human subjects. We also intend to apply and enhance protocols and applications designed to predict variants as potentially pathological from WES data. Materials and Methods: We used the following tools: FastQC, Rqc, BWA, Picard, GATK e VEP. We applied them to exome data, determining variation in quality profiles, local realignment, quality recalibration and variant calls. We also evaluated whether or not technical and population differences affect the depth profiles of samples from the 1000 Genomes Project. Results: We applied our protocol on 27 samples, resulting in pre and post-alignment quality control charts. Local realignment took place at more than 15% of the exome definition, extending to more than 79% of sequences. Quality recalibration minimized per cycle variation. In total, 72% of the sequences were paired against the genome, nevertheless 46% extended off-target. The mean coverage was 59X for the exome. We also detected that depth tends to vary based on technical and population differences between samples. Conclusion: We applied a variant-calling workflow that accounts for sequence quality, the alignment against the genome, local realignment, quality recalibration and annotation. In addition, we concluded that depth depends on technical and population differences, showing that genomic complexity may interfere with the capturing phase, affecting downstream analysesMestradoFisiopatologia MédicaMestre em Ciência

O PERFIL DE PESQUISA CIENTÍFICA SOBRE CIÊNCIA, TECNOLOGIA E INSTITUTOS PÚBLICOS DE PESQUISA: UMA ANÁLISE BIBLIOMÉTRICA DOS ÚLTIMOS 500 ANOS

O presente estudo teve como objetivo apresentar um mapeamento das principais publicações sobre ciência, tecnologia e institutos púbicos de pesquisa no âmbito internacional, por meio da utilização de técnicas bibliométricas, destacando o método proposto por Porter, Kongthon e Lu (2002) denominado perfil de pesquisa. O eixo teórico abordou os conceitos relacionados à ciência, tecnologia e inovação e pesquisa bibliométrica. Quanto ao método, a pesquisa apresenta-se de natureza aplicada de caráter exploratório e descritivo. Para o desenvolvimento da pesquisa selecionou-se na base Web of Science (WoS) os argumentos de busca para a extração dos artigos, os quais foram "Science", “Technology” e “Public Research Institute”. Esses termos foram buscados nos títulos, palavras-chave e resumo das publicações. O resultado dessa busca gerou 222 artigos, os quais, após limpeza e padronização dos dados, foram analisados. Como resultados pôde-se identificar os autores mais produtivos, os mais citados, as instituições mais produtivas, os países que mais produziram artigos voltados para esse tema, as principais fontes de publicação e também revelar a evolução da produção científica da área nos últimos 500 anos, destacando que houve uma ascensão a partir dos anos 1970

Estimate of the chemical composition of Braquiaria cv. Marandú by chlorophyll meter

A concepção de um método rápido, eficiente e econômico é importante para a avaliação de características nutricionais em plantas forrageiras devida à elevada variação desses parâmetros nas gramíneas tropicais em um curto intervalo de tempo. O objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de uso do medidor de clorofila Minolta SPAD-502 para avaliação da matéria seca (MS), proteína bruta (PB) e fibras em detergente neutro (FDN) das plantas de Brachiaria brizantha cv. Marandu. As amostras foram obtidas em uma área de pastagem, tendo como parâmetro de coleta a intensidade de cor verde das folhas. Posteriormente às leituras do índice SPAD, realizadas na porção mediana das folhas, estimou-se a composição química. A partir dos dados obtidos, foi possível estabelecer modelos para a relação entre teor de MS, PB, e índice SPAD. O ajuste do modelo quadrático expressou a melhor relação entre o conteúdo de PB e as leituras do índice SPAD. O modelo linear foi mais adequado para representar a relação entre MS e índice SPAD. Não foi possível convencionar um modelo entre teor de FDN e índice SPAD

Are lizards sensitive to anomalous seasonal temperatures? long-term thermobiological variability in a subtropical species

Alterations in thermal niches have been widely associated with the Anthropocene erosion of reptiles’ diversity. They entail potential physiological constraints for organisms’ perfor- mance, which can lead to activity restrictions and impact fitness and demography. Reptiles are ectotherms which rely on seasonal periodicity to maximize the performance of biological functions. Despite it, the ecological implications of shifts in local temperatures are barely explored at the seasonal scale. This study aims to assess how changes in air temperature and substrate temperature affect the activity, body temperature (Tb) and thermoregulation patterns of the sand lizard, Liolaemus arambarensis (an endangered, microendemic spe- cies from southern Brazil), throughout a four-year period. Field surveys were conducted monthly on a restricted population in a sand-dune habitat. The annual fluctuations of the seasonal temperatures led to significant changes in the activity and Tb of L. arambarensis and shaped thermoregulation trends, suggesting biological plasticity as a key factor in the face of such variability. Lizards tended to maintain seasonal Tb in mild and harsh seasons through increased warming/cooling efforts. Anomalous winter conditions seemed especially critical for individual performance due to their apparent high impact favouring/constraining activity. Activity and thermoregulation were inhibited in frigid winters, probably due to a vul- nerable physiology to intense cold spells determined by higher preferred body temperatures than Tb. Our results warn of a complex sensitivity in lizards to anomalous seasonal tempera- tures, which are potentially enhanced by climate change. The current work highlights the importance of multiannual biomonitoring to disentangle long-term responses in the thermal biology of reptiles and, thereby, to integrate conservation needs in the scope of global change

Análise do investimento e produção em C&T no Brasil entre 2002 e 2010

The objective of the study was to analyze the relationship between the public effort for the advancement of science and technology through investments made by the National Counsel of Technological and Scientific Development (CNPq) and technical-scientific production of the country in terms of publication of papers in journals and patent generation. The theoretical basis discussed the concepts about science, technology and innovation (ST&I) and the Brazilian context to encourage ST&I. The research question deals with the relationship between investment in science and technology, publishing and technical production in Brazil. The study was of a descriptive nature with quantitative treatment by correlation analysis. Means of investigation were by literature and documents. The data collecting consisted of identifying the investments made by CNPq described on its balance sheet for the years 2002 to 2010 and the technical-scientific production in this period. The results indicate the existence of the relationship between investment in S&T with the technical-scientific production. With regard to publication, it is observed that this correlation has five of the seven items of investments analyzed and low correlation with two items. Regarding the technical production, there are also correlated with five of the seven items.O objetivo do estudo foi analisar a relação entre o esforço público para o progresso da ciência e da tecnologia por meio dos investimentos realizados pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a produção técnico-científica do país em termos de publicação de artigos em periódicos e geração de patentes. A base teórica abordou os conceitos sobre ciência, tecnologia e inovação (CT&I) e o contexto brasileiro de incentivo à CT&I. A questão de pesquisa trata da relação entre o investimento em ciência e tecnologia, a publicação e a produção técnica no Brasil. O estudo foi de natureza descritiva com tratamento quantitativo por análise de correlação. Os meios de investigação foram por pesquisa bibliográfica e documental. A coleta dos dados consistiu na identificação dos investimentos realizados pelo CNPq descritos em seu balanço nos anos de 2002 a 2010 e a produção técnico-científica neste período. Os resultados apontam a existência da relação entre o investimento em C&T com a produção técnico-científica. Em relação à publicação, observa-se que esta possui correlação com cinco dos sete itens dos investimentos analisados e baixa correlação com dois itens. No que tange à produção técnica, também há correlação com cinco dos sete itens.

Full-annual demography and seasonal cycles in a resident vertebrate

Wildlife demography is typically studied at a single point in time within a year when species, often during the reproductive season, are more active and therefore easier to find. However, this provides only a low-resolution glimpse into demographic temporal patterns over time and may hamper a more complete understanding of the population dynamics of a species over the full annual cycle. The full annual cycle is often influenced by environmental seasonality, which induces a cyclic behavior in many species. However, cycles have rarely been explicitly included in models for demographic parameters, and most information on full annual cycle demography is restricted to migratory species. Here we used a high-resolution capture-recapture study of a resident tropical lizard to assess the full intra-annual demography and within-year periodicity in survival, temporary emigration and recapture probabilities. We found important variation over the annual cycle and up to 92% of the total monthly variation explained by cycles. Fine-scale demographic studies and assessments on the importance of cycles within parameters may be a powerful way to achieve a better understanding of population persistence over time