Wave-front engineering by Huygens-Fresnel principle for nonlinear optical interactions in domain engineered structures

The wave-front engineering for nonlinear optical interactions was discussed. Using Huygens-Fresnel principle we developed a general theory and technique for domain engineering with conventional quasi-phase-matching structures being the special cases. By Fourier analysis we put forward the concept of local quasi-phase matching, which suggests that the quasi-phase matching is fulfilled only locally not globally. Experiments on focal effect of second-harmonic wave agreed well with the theoretical prediction. The proposed scheme combines three optical functions: generation, focusing and beam splitting of second-harmonic wave, thus making the device more compact. Further the proposed scheme can be used to perform the integration of multi-functional optical properties in nonlinear photonics, as well as expand the use of nonlinear optical devices.Comment: 15 pages, 3 figure

Multistep Parametric Processes in Nonlinear Optics

We present a comprehensive overview of different types of parametric interactions in nonlinear optics which are associated with simultaneous phase-matching of several optical processes in quadratic nonlinear media, the so-called multistep parametric interactions. We discuss a number of possibilities of double and multiple phase-matching in engineered structures with the sign-varying second-order nonlinear susceptibility, including (i) uniform and non-uniform quasi-phase-matched (QPM) periodic optical superlattices, (ii) phase-reversed and periodically chirped QPM structures, and (iii) uniform QPM structures in non-collinear geometry, including recently fabricated two-dimensional nonlinear quadratic photonic crystals. We also summarize the most important experimental results on the multi-frequency generation due to multistep parametric processes, and overview the physics and basic properties of multi-color optical parametric solitons generated by these parametric interactions.Comment: To be published in Progress in Optic

Uppdatering av LCA-verktyget WAMPS : Föreslå nya utsläppsfaktorer och undersöka konsekvenserna

In recent decades, life cycle assessment (LCA) has become a commonly used approach worldwide when studying environmental impacts linked to waste management systems. These systems are of a complex nature which includes everything from technical solutions, the environmental influence, and various stakeholders. To facilitate studies within this area of research, different LCA models are often utilised. WAMPS is a software specifically developed for assessing the environmental and economic impacts for a waste management system. During recent years, the work to bring the model up to date has begun as the software has not been modernised since it was developed in the early 2000s. The purpose of this degree project is to propose new emission factors for recycling and virgin production of glass, aluminium, steel, and plastic. In addition to this, the study intends to investigate how the implementation of the new figures may affect the results obtained in WAMPS.  To fulfil the purpose of the thesis, LCI datasets were collected for each material and evaluated according to three DQIs (Temporal representativeness, geographical representativeness, and documentation). New emission factors were developed based on the evaluation and discussions within the project group, to ensure that all relevant activities of the studied life cycles were included. The implications from implementing the new emission factors were investigated through a comparison with the old values. This was conducted through comparing the obtained results from WAMPS per one tonne of material as well as for a simple scenario.  The evaluation of the collected LCI data shows that many of the datasets represent average production in countries within Europe and that the data were generally older than five years old. The results show that the datasets were primarily well documented according to the criterion utilised in this study. Processes from EcoInvent were mainly used to develop the proposed emission factors. The implementation of the new emission factors in WAMPS resulted in significant change in potential environmental impact per tonne of material. Especially for the impact category photooxidation formation. For the scenario, the results indicated that a significant change in potential environmental burden is received when implementing the new emission factors. A reduction in total impact was obtained for all categories where eutrophication showed the largest absolute difference.  The developed emission factors are considered appropriate based on the design of this thesis. However, it is concluded that these have several limitations that are important to take into account if these were to be implemented in WAMPS in the future. In addition, it is considered established that an update may be considered reasonable based on the result obtained. Under de senaste decennierna har livscykelanalys (LCA) blivit ett vanligt tillvägagångssätt världen över vid analyser av potentiella miljöeffekter kopplade till avfallshanteringssystem. Dessa system är av komplex natur och inkluderar allt från teknologiska lösningar, miljöpåverkan samt flera intressenter. För att underlätta dessa studier används idag ofta olika LCA-modeller. WAMPS är ett program som är särskilt utvecklad för att bedöma både miljömässiga- och ekonomiska konsekvenser kopplat till avfallshanteringssystem. Under de senaste åren har arbetet med att uppdatera modellen påbörjat eftersom programvaran inte har uppdaterats sedan början av 2000-talet. Syftet med detta examensarbete är att föreslå nya emissionsfaktorer för återvinning och jungfrulig produktion av glas, aluminium, stål, och plast. Utöver detta avser studien att studera hur implementeringen av de nya siffrorna inverkar på resultatet som erhålls i WAMPS.  För att uppfylla tesen av detta arbete samlades LCI data in för varje material och utvärderades enligt tre DQI:er (Temporal representativitet, geografisk representativitet och dokumentation). Nya utsläppsfaktorer utvecklades baserat på utvärderingen och genom diskussioner inom projektgruppen. Framförallt för att säkerhetsställa att alla relevanta aktiviteter i de studerade livscyklerna är inkluderade. Konsekvenserna av implementeringen av utsläppsfaktorerna undersöktes genom en jämförelse av resultat som erhölls i WAMPS då de nya samt de tidigare faktorerna nyttjas. Detta gjordes både per ton material samt genom ett enkelt scenario.  Utvärderingen av den insamlade LCI datan påvisar att många av dataseten representerar genomsnittlig produktion inom Europa och att datan generellt var insamlad för minst 5 år sedan. Resultatet påvisar att dataseten är väldokumenterad enlig indikatorn som ställts upp i denna studie. Främst användes processer från EcoInvent för att utveckla de nya emissionsfaktorerna. Implementeringen av emissionsfaktorerna i WAMPS resulterade i signifikanta skillnader i potentiell miljöpåverkan per ton material, främst för bildning av fotooxid. För fallet med scenariot indikerade studiens resultat att en betydande förändring av den potentiella miljöbelastningen erhålls när de nya utsläppsfaktorerna implementeras. Dessutom påvisades en minskning av miljöeffekterna för alla kategorier varav eutrofiering visade den största absoluta skillnaden.  Slutligen anses de utvecklade emissions faktorerna vara lämpliga utifrån utformningen av denna tes. Dock dras slutsatsen att dessa har flertalet begränsningar som är viktiga att ta i hänsyn ifall dessa implementeras i WAMPS i framtiden. Dessutom anses det vara fastställt att en fortsatt uppdatering kan anses rimlig utifrån det erhållna resultatet.

Uppdatering av LCA-verktyget WAMPS : Föreslå nya utsläppsfaktorer och undersöka konsekvenserna

In recent decades, life cycle assessment (LCA) has become a commonly used approach worldwide when studying environmental impacts linked to waste management systems. These systems are of a complex nature which includes everything from technical solutions, the environmental influence, and various stakeholders. To facilitate studies within this area of research, different LCA models are often utilised. WAMPS is a software specifically developed for assessing the environmental and economic impacts for a waste management system. During recent years, the work to bring the model up to date has begun as the software has not been modernised since it was developed in the early 2000s. The purpose of this degree project is to propose new emission factors for recycling and virgin production of glass, aluminium, steel, and plastic. In addition to this, the study intends to investigate how the implementation of the new figures may affect the results obtained in WAMPS.  To fulfil the purpose of the thesis, LCI datasets were collected for each material and evaluated according to three DQIs (Temporal representativeness, geographical representativeness, and documentation). New emission factors were developed based on the evaluation and discussions within the project group, to ensure that all relevant activities of the studied life cycles were included. The implications from implementing the new emission factors were investigated through a comparison with the old values. This was conducted through comparing the obtained results from WAMPS per one tonne of material as well as for a simple scenario.  The evaluation of the collected LCI data shows that many of the datasets represent average production in countries within Europe and that the data were generally older than five years old. The results show that the datasets were primarily well documented according to the criterion utilised in this study. Processes from EcoInvent were mainly used to develop the proposed emission factors. The implementation of the new emission factors in WAMPS resulted in significant change in potential environmental impact per tonne of material. Especially for the impact category photooxidation formation. For the scenario, the results indicated that a significant change in potential environmental burden is received when implementing the new emission factors. A reduction in total impact was obtained for all categories where eutrophication showed the largest absolute difference.  The developed emission factors are considered appropriate based on the design of this thesis. However, it is concluded that these have several limitations that are important to take into account if these were to be implemented in WAMPS in the future. In addition, it is considered established that an update may be considered reasonable based on the result obtained. Under de senaste decennierna har livscykelanalys (LCA) blivit ett vanligt tillvägagångssätt världen över vid analyser av potentiella miljöeffekter kopplade till avfallshanteringssystem. Dessa system är av komplex natur och inkluderar allt från teknologiska lösningar, miljöpåverkan samt flera intressenter. För att underlätta dessa studier används idag ofta olika LCA-modeller. WAMPS är ett program som är särskilt utvecklad för att bedöma både miljömässiga- och ekonomiska konsekvenser kopplat till avfallshanteringssystem. Under de senaste åren har arbetet med att uppdatera modellen påbörjat eftersom programvaran inte har uppdaterats sedan början av 2000-talet. Syftet med detta examensarbete är att föreslå nya emissionsfaktorer för återvinning och jungfrulig produktion av glas, aluminium, stål, och plast. Utöver detta avser studien att studera hur implementeringen av de nya siffrorna inverkar på resultatet som erhålls i WAMPS.  För att uppfylla tesen av detta arbete samlades LCI data in för varje material och utvärderades enligt tre DQI:er (Temporal representativitet, geografisk representativitet och dokumentation). Nya utsläppsfaktorer utvecklades baserat på utvärderingen och genom diskussioner inom projektgruppen. Framförallt för att säkerhetsställa att alla relevanta aktiviteter i de studerade livscyklerna är inkluderade. Konsekvenserna av implementeringen av utsläppsfaktorerna undersöktes genom en jämförelse av resultat som erhölls i WAMPS då de nya samt de tidigare faktorerna nyttjas. Detta gjordes både per ton material samt genom ett enkelt scenario.  Utvärderingen av den insamlade LCI datan påvisar att många av dataseten representerar genomsnittlig produktion inom Europa och att datan generellt var insamlad för minst 5 år sedan. Resultatet påvisar att dataseten är väldokumenterad enlig indikatorn som ställts upp i denna studie. Främst användes processer från EcoInvent för att utveckla de nya emissionsfaktorerna. Implementeringen av emissionsfaktorerna i WAMPS resulterade i signifikanta skillnader i potentiell miljöpåverkan per ton material, främst för bildning av fotooxid. För fallet med scenariot indikerade studiens resultat att en betydande förändring av den potentiella miljöbelastningen erhålls när de nya utsläppsfaktorerna implementeras. Dessutom påvisades en minskning av miljöeffekterna för alla kategorier varav eutrofiering visade den största absoluta skillnaden.  Slutligen anses de utvecklade emissions faktorerna vara lämpliga utifrån utformningen av denna tes. Dock dras slutsatsen att dessa har flertalet begränsningar som är viktiga att ta i hänsyn ifall dessa implementeras i WAMPS i framtiden. Dessutom anses det vara fastställt att en fortsatt uppdatering kan anses rimlig utifrån det erhållna resultatet.

Biochar production from beach-cast : A study of the suitability of producing biochar from algae and aquatic plants from Gotland

Östersjön har flertalet regionala miljöproblem, exempelvis övergödning samt höga halter av tungmetaller vilka beror på mänsklig påverkan. På Gotland spolas det årligen upp stora mängder släke, alger och vattenlevande växter på stränderna, som idag inte nyttjas i större utsträckning. Denna rapport syftar att bedöma lämpligheten att använda det gotländska släket för produktion av biokol. Under denna studie har ett studiebesök till Gotland, flertalet intervjuer samt en litteraturstudie genomförts vilka lagt grund för beräkningar av energi- och materialbalanser kopplat till släkesbaserad biokolsproduktion. Släket har ett kadmiuminnehåll på cirka 0,9 mg/kg och består till 80 % av vatten, där vanligt förekommande arter är bland annat bandtång och kräkel. För beräkningar av energi- och materialbalanser nyttjades två olika förbehandlingsalternativ av släket, där alternativ A var en värmebehandling och alternativ B innefattar en kompostering samt avlsutande värmebehandling. Alternativ B är mer energieffektiv sett till energiförbrukning per kilo producerat biokol vilket var 14,5 MJ/kg jämfört med 29,8 MJ/kg. Det finns både för- och nackdelar med användning av släke för biokolsproduktion. Släke är en outnyttjad resurs som kan ingå i biokolsframställning, dock är processen energikrävande på grund av det höga vatteninnehållet i biomassan. Användningen av ett kadmiumrikt biokol är även problematiskt i och med risken för utlakning av denna tungmetall. Utifrån resultatet är det därmed svårt att bedöma lämpligheten av ett släkesbaserat biokol.The Baltic sea has multiple environmental problems, such as over-fertilization and high concentration of certain heavy metals, caused by human activity. Yearly, beach-cast is washed up on the shores of Gotland and this biomass is today not utilised to a considerable extent. This report aims to assess the suitability of producing biochar from the left over beach-cast. During this study a visit to Gotland, interviews and a literature study has been completed, which has laid the groundwork for calculations of energy and material balances regarding algae-based biochar production. The beach-cast contains approximately 0.9 mg cadmium per kg and consists of 80 % water, in which common species found are eelgrass and furcellaria, among others. For the calculations of energy- and material balances, two different pretreatment alternatives were used before the pyrolysis. Alternative A simply uses preheating and alternative B consist of a composting step before a finishing preheating session. The most energy efficient was alternative B as the power consumption per kilo produced biochar was 14,5 MJ/kg compared to 29,8 MJ/kg. The use of beach-cast for manufacturing biochar has benefits as well as disadvantages. Beach-cast is an unexploited resource that could be used for biochar production, but on the other hand the process is demanding energy-wise due to the high amount of water in the biomass. The utilisation of cadmium rich biochar is also problematic due to the risk of the heavy metal leaching. Based on the results it is therefore complicated to estimate the suitability of a beach-cast based biochar

Motor abnormalities among children with PANS and/or PANDAS

<p><i>Introduction: </i>Pediatric Acute-onset Neuropsychiatric Syndrome (PANS) and Pediatric Autoimmune Neuropsychiatric disorders Associated with Streptococcal Infections (PANDAS) are putative diagnoses with symptoms including tics and obsessive compulsive disorder. These disorders are believed to be caused by antibodies against the basal ganglia. Some reports show that these patients have affected motor control. This may be explained by the hypothesis that antibodies against the basal ganglia cause the disorders. <i>Aims: </i>This study aimed to compare the presence of motor abnormalities among patients with PANS and/or PANDAS and age- and sex-matched healthy persons. <i>Material and Methods: </i>17 persons aged 8-19 years that had been diagnosed with PANS and/or PANDAS in Sweden were included in the study. 25 controls were matched with the patients regarded age and sex. Both groups were then examined with 6 tests of motor function. The tests were scored and groups were compared using linear regression. The total score for the test was 0-22 where 0 points indicated a test performed without any impairments and 22 points was a test performed with large difficulty. <i>Results: </i>The mean score for the patients was 8.2 points and the mean score for the controls was 4.5 points, indicating a higher presence of motor abnormalities among patients with PANS and/or PANDAS. The effect adjusted for age was 3.7 points lower for the controls compared to the patients, p = 0.0004. <i>Conclusions: </i>Our results suggest that patients with PANS and/or PANDAS have more motor abnormalities compared to age and sex matched controls.</p

Biochar production from beach-cast : A study of the suitability of producing biochar from algae and aquatic plants from Gotland

Östersjön har flertalet regionala miljöproblem, exempelvis övergödning samt höga halter av tungmetaller vilka beror på mänsklig påverkan. På Gotland spolas det årligen upp stora mängder släke, alger och vattenlevande växter på stränderna, som idag inte nyttjas i större utsträckning. Denna rapport syftar att bedöma lämpligheten att använda det gotländska släket för produktion av biokol. Under denna studie har ett studiebesök till Gotland, flertalet intervjuer samt en litteraturstudie genomförts vilka lagt grund för beräkningar av energi- och materialbalanser kopplat till släkesbaserad biokolsproduktion. Släket har ett kadmiuminnehåll på cirka 0,9 mg/kg och består till 80 % av vatten, där vanligt förekommande arter är bland annat bandtång och kräkel. För beräkningar av energi- och materialbalanser nyttjades två olika förbehandlingsalternativ av släket, där alternativ A var en värmebehandling och alternativ B innefattar en kompostering samt avlsutande värmebehandling. Alternativ B är mer energieffektiv sett till energiförbrukning per kilo producerat biokol vilket var 14,5 MJ/kg jämfört med 29,8 MJ/kg. Det finns både för- och nackdelar med användning av släke för biokolsproduktion. Släke är en outnyttjad resurs som kan ingå i biokolsframställning, dock är processen energikrävande på grund av det höga vatteninnehållet i biomassan. Användningen av ett kadmiumrikt biokol är även problematiskt i och med risken för utlakning av denna tungmetall. Utifrån resultatet är det därmed svårt att bedöma lämpligheten av ett släkesbaserat biokol.The Baltic sea has multiple environmental problems, such as over-fertilization and high concentration of certain heavy metals, caused by human activity. Yearly, beach-cast is washed up on the shores of Gotland and this biomass is today not utilised to a considerable extent. This report aims to assess the suitability of producing biochar from the left over beach-cast. During this study a visit to Gotland, interviews and a literature study has been completed, which has laid the groundwork for calculations of energy and material balances regarding algae-based biochar production. The beach-cast contains approximately 0.9 mg cadmium per kg and consists of 80 % water, in which common species found are eelgrass and furcellaria, among others. For the calculations of energy- and material balances, two different pretreatment alternatives were used before the pyrolysis. Alternative A simply uses preheating and alternative B consist of a composting step before a finishing preheating session. The most energy efficient was alternative B as the power consumption per kilo produced biochar was 14,5 MJ/kg compared to 29,8 MJ/kg. The use of beach-cast for manufacturing biochar has benefits as well as disadvantages. Beach-cast is an unexploited resource that could be used for biochar production, but on the other hand the process is demanding energy-wise due to the high amount of water in the biomass. The utilisation of cadmium rich biochar is also problematic due to the risk of the heavy metal leaching. Based on the results it is therefore complicated to estimate the suitability of a beach-cast based biochar

Återvinning av smutsig sand från uttjänta kostgräsplaner : Hanterings- och behandlingsmetoder

Då sanden från konstgräsplaner även innehåller rester av plast och gummi från infill och grässtrån så är sanden inte lämplig att återbruka exempelvis på golfbanor eller liknande, men det finns andra alternativa återvinningsmetoder. I det här projektet har olika hanteringsmetoder undersökts för att se hur väl de fungerar och de har även kartlagts för att se var dessa går att finna i närheten av de konstgräsplaner där problemet uppstår. Det har tagits fram ett antal rekommendationer för att få ett bättre resursutnyttjande och för att minska risken för spridning av mikroplast från sanden