Velocity-selective direct frequency-comb spectroscopy of atomic vapors

We present an experimental and theoretical investigation of two-photon direct frequency-comb spectroscopy performed through velocity-selective excitation. In particular, we explore the effect of repetition rate on the $\textrm{5S}_{1/2}\rightarrow \textrm{5D}_{3/2, 5/2}$ two-photon transitions excited in a rubidium atomic vapor cell. The transitions occur via step-wise excitation through the $\textrm{5P}_{1/2, 3/2}$ states by use of the direct output of an optical frequency comb. Experiments were performed with two different frequency combs, one with a repetition rate of $\approx 925$ MHz and one with a repetition rate of $\approx 250$ MHz. The experimental spectra are compared to each other and to a theoretical model.Comment: 10 pages, 7 figure

Photovoltaic restoration of sight with high visual acuity

Patients with retinal degeneration lose sight due to the gradual demise of photoreceptors. Electrical stimulation of surviving retinal neurons provides an alternative route for the delivery of visual information. We demonstrate that subretinal implants with 70-μm-wide photovoltaic pixels provide highly localized stimulation of retinal neurons in rats. The electrical receptive fields recorded in retinal ganglion cells were similar in size to the natural visual receptive fields. Similarly to normal vision, the retinal response to prosthetic stimulation exhibited flicker fusion at high frequencies, adaptation to static images and nonlinear spatial summation. In rats with retinal degeneration, these photovoltaic arrays elicited retinal responses with a spatial resolution of 64 ± 11 μm, corresponding to half of the normal visual acuity in healthy rats. The ease of implantation of these wireless and modular arrays, combined with their high resolution, opens the door to the functional restoration of sight in patients blinded by retinal degeneration

Heat transfer enhancement strategies in a swirl flow channel heat sink based on hydrodynamic receptivity

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención FluidodinámicaEl disipador de calor de canal con flujo espiral ha demostrado ser una alternativa prometedora para el manejo térmico de aplicaciones de alto flujo de calor, como electrónica y fotovoltaica concentrada. Temperaturas indeseadas son perjudiciales para el despempeño, la seguridad y la vida útil de estos dispositivos, por lo cual la investigación de tecnologías de enfriamiento de alto flujo de calor es una de las áreas de transferencia de calor con mayor actividad en la actualidad. En este trabajo se identifican estrategias eficientes para el aumento de la transferencia de calor en el disipador de calor de canal con flujo espiral estudiando la respuesta de las perturbaciones de temperatura frente a un forzamiento de momentum. Se presentan simulaciones numéricas de los campos de velocidad y temperatura estacionarios en el dispositivo para investigar el efecto de los parámetros de diseño en el desempeño termohidráulico. La rotación del fluido induce una componente de flujo cruzado, y se encuentra que esto aumenta considerablemente la transferencia de calor convectiva debido a movimiento del fluido hacia la superficie de intercambio térmico. En este estudio, se usa el marco de la teoría de estabilidad no modal para estudiar la estabilidad y receptividad del flujo estacionario en el canal de flujo espiral. Para este propósito, se formula un problema de perturbaciones lineales con un forzamiento armónico usando las aproximaciones de flujo local y paralelo. Al contrario del flujo de Poiseuille plano, se encuentra que el crecimiento transiente de las perturbaciones es pequeño, y por lo tanto, no juega un rol en el mecanismo de transición. La transición se le atribuye a la inestabilidad de flujo cruzado que ocurre por el cambio en la forma del perfil de velocidad debido a los efectos rotacionales. Se lleva a cabo un experimento de visualización de flujo y se encuentra una concordancia cualitativa entre los patrones de difusión observados y el número de Reynolds crítico predicho. La mayor amplificación en la respuesta de temperatura frente al forzamiento de momentum es presentada por vórtices y trazas longitudinales, seguidas por ondas viajeras radiales, y luego por ondas viajeras longitudinales. Se lleva a cabo un experimento para medir el desempeño del disipador de calor usando un flujo pulsante con frecuencias de forzamiento dentro del rango sugerido por el análisis de receptividad. Para obtener la misma temperatura de pared que en el caso sin pulsaciones, se observa una reducción de la potencia de bombeo de hasta un 26.6%, y usando la misma potencia de bombeo se obtiene un aumento del Nusselt de hasta un 10.3%. Este enfoque para identificar estrategias para el aumento de la transferencia de calor basado en física se puede extender a otras técnicas, por ejemplo, para seleccionar la longitud de onda en una superficie ondulada, la periodicidad de elementos de rugosidad, o la frequencia de vibraciones acústicas

Cortical responses elicited by photovoltaic subretinal prostheses exhibit similarities to visually evoked potentials

We have previously developed a wireless photovoltaic retinal prosthesis, in which camera-captured images are projected onto the retina using pulsed near-IR light. Each pixel in the subretinal implant directly converts pulsed light into local electric current to stimulate the nearby inner retinal neurons. Here we report that implants having pixel sizes of 280, 140 and 70 μm implanted in the subretinal space in rats with normal and degenerate retina elicit robust cortical responses upon stimulation with pulsed near-IR light. Implant-induced eVEP has shorter latency than visible light-induced VEP, its amplitude increases with peak irradiance and pulse duration, and decreases with frequency in the range of 2-20 Hz, similar to the visible light response. Modular design of the arrays allows scalability to a large number of pixels, and combined with the ease of implantation, offers a promising approach to restoration of sight in patients blinded by retinal degenerative diseases

Replication Data for: Observation of an environmentally insensitive solid state spin defect in diamond

Engineering coherent systems is a central goal of quantum science. Color centers in diamond are a promising approach, with the potential to combine the coherence of atoms with the scalability of a solid state platform. We report a color center that shows insensitivity to environmental decoherence caused by phonons and electric field noise: the neutral charge state of silicon vacancy (SiV0). Through careful material engineering, we achieve over 80% conversion of implanted silicon to SiV0. SiV0 exhibits spin-lattice relaxation times approaching one minute and coherence times approaching one second. Its optical properties are excellent, with approximately 90% of its emission into the zero-phonon line and near-transform-limited optical linewidths. These combined properties make SiV0 a promising defect for quantum networks