High efficiency single quantum well graded-index separate-confinement heterostructure lasers fabricated with MeV oxygen ion implantation

Single quantum well AlGaAs/GaAs graded-index separate-confinement heterostructure lasers have been fabricated using MeV oxygen ion implantation plus optimized subsequent thermal annealing. A high differential quantum efficiency of 85% has been obtained in a 360-µm-long and 10-µm-wide stripe geometry device. The results have also demonstrated that excellent electrical isolation (breakdown voltage of over 30 V) and low threshold currents (22 mA) can be obtained with MeV oxygen ion isolation. It is suggested that oxygen ion implantation induced selective carrier compensation and compositional disordering in the quantum well region as well as radiation-induced lattice disordering in AlxGa1–xAs/GaAs may be mostly responsible for the buried layer modification in this fabrication process

Constraint Satisfaction with Counting Quantifiers

We initiate the study of constraint satisfaction problems (CSPs) in the presence of counting quantifiers, which may be seen as variants of CSPs in the mould of quantified CSPs (QCSPs). We show that a single counting quantifier strictly between exists^1:=exists and exists^n:=forall (the domain being of size n) already affords the maximal possible complexity of QCSPs (which have both exists and forall), being Pspace-complete for a suitably chosen template. Next, we focus on the complexity of subsets of counting quantifiers on clique and cycle templates. For cycles we give a full trichotomy -- all such problems are in L, NP-complete or Pspace-complete. For cliques we come close to a similar trichotomy, but one case remains outstanding. Afterwards, we consider the generalisation of CSPs in which we augment the extant quantifier exists^1:=exists with the quantifier exists^j (j not 1). Such a CSP is already NP-hard on non-bipartite graph templates. We explore the situation of this generalised CSP on bipartite templates, giving various conditions for both tractability and hardness -- culminating in a classification theorem for general graphs. Finally, we use counting quantifiers to solve the complexity of a concrete QCSP whose complexity was previously open

A composite structured/unstructured-mesh Euler method for complex airfoil shapes

A general two-dimensional Euler zonal method has been developed for computing flows about complex airfoil geometries such as multielement and iced airfoils. The method utilizes a composite structured and unstructured grid generated using conformal mapping and Delaunay triangulation, respectively. The finite-volume Euler method is then modified to couple solutions in the zones with structured and unstructured grids. Solutions about an iced airfoil and a multielement airfoil are given as examples of applications of the scheme

Stem-root flow effect on soil–atmosphere interactions and uncertainty assessments

Abstract. Soil water can rapidly enter deeper layers via vertical redistribution of soil water through the stem–root flow mechanism. This study develops the stem–root flow parameterization scheme and coupled this scheme with the Simplified Simple Biosphere model (SSiB) to analyze its effects on land–atmospheric interactions. The SSiB model was tested in a single column mode using the Lien Hua Chih (LHC) measurements conducted in Taiwan and HAPEX-Mobilhy (HAPEX) measurements in France. The results show that stem–root flow generally caused a decrease in the moisture content at the top soil layer and moistened the deeper soil layers. Such soil moisture redistribution results in significant changes in heat flux exchange between land and atmosphere. In the humid environment at LHC, the stem–root flow effect on transpiration was minimal, and the main influence on energy flux was through reduced soil evaporation that led to higher soil temperature and greater sensible heat flux. In the Mediterranean environment of HAPEX, the stem–root flow significantly affected plant transpiration and soil evaporation, as well as associated changes in canopy and soil temperatures. However, the effect on transpiration could either be positive or negative depending on the relative changes in the moisture content of the top soil vs. deeper soil layers due to stem–root flow and soil moisture diffusion processes

Direct measurement of the electron density of extended femtosecond laser pulse-induced filaments

We present direct time- and space- resolved measurements of the electron density of femtosecond laser pulse-induced plasma filaments. The dominant nonlinearity responsible for extended atmospheric filaments is shown to be field-induced rotation of air molecules.Comment: 12 pages, 5 figure

Mechanism conversion process and timeliness of N2-ECBM

Purpose. Based on the technology by which methane drainage is strengthened under gas injection, to examine the process of gas injection and the mechanism of action. Methods. Physical simulation experiment method, using the self-built coal seam and gas injection displacement experimental device, the experiment of layered pre-compression forming coal samples under vertical stress loading conditions and under the conditions of different gas injection pressures. Findings. The experiment on N2-ECBM is a dynamic process and has time effects. In the overall process, the rate of replacement was more than 60%, and the rate of displacement was less than 40%. Originality. According to the behavior of nitrogen injection in the coalbed, an assessment of displacement effects under gas injection and a quantitative evaluation of the replacement effect were presented. In every stage of the process, the replacement effect is dominant, while the role of displacement is of secondary importance. Practical implications. The experimental results have great guiding significance for optimization of gas parameters and gas source selection for gas injection flooding in underground coal seams.Мета. Вивчити процес вприскування газу у вугільний пласт й механізм його впливу на основі технології, яка дозволяє забезпечити дренаж метану, інтенсифікований за рахунок нагнітання газу. Методика. Використано експериментальний метод фізичного моделювання: була змонтована установка з моделлю вугленосного пласта для дослідження вприскування газу з метою витіснення метану. В експерименті попередньо стиснені зразки шаруватого вугілля піддавалися вертикальному навантаженню при тисках 200 кН, аналогічних тиску вприснутого газу. Газ для ін’єкцій вимірювався контролером масової витрати з максимальною швидкістю 5 л/хв, і через монітор контролювалися миттєвий і загальний потоки. В експерименті використано антрацит вугільної шахти Хуатай. Результати. Експериментальними дослідженнями встановлено, що концентрація і об’єм метану призводять до змін тиску, витрати і часу вприскування азоту, що свідчить про те, що процес заміщення метану вугільного пласта шляхом закачування азоту залежить від часу. Доведено, що експеримент з використанням технології N2-ECBM (інтенсивного вилучення вугільного метану) – це динамічний процес, в якому фактор часу відіграє вирішальну роль. Об’єм азоту, який залишається у вугіллі й витісняє метан, можна розглядати як кількісний вклад ефекту зміщення. Виявлено, що в результаті використання даної технології, рівень заміщення метану зріс більш, ніж на 60%; а рівень його витіснення – на 40%. Наукова новизна. Вивчено ефект витіснення метану при нагнітанні азоту у вугільний пласт з урахуванням поведінки газу у вугленосній товщі, а також дана кількісна оцінка ефекту заміщення, що чинить ключовий вплив на всіх стадіях процесу, в той час як роль витіснення – другорядна. Практична значимість. Результати експериментів мають принципове значення для оптимізації параметрів газу та для вибору джерела вприскування газу у вугільні пласти.Цель. Изучить процесс впрыскивания газа в угольный пласт и механизм его воздействия на основе технологии, которая позволяет обеспечить дренаж метана, интенсифицированный за счет нагнетания газа. Методика. Использован экспериментальный метод физического моделирования: была смонтирована установка с моделью угленосного пласта для исследования впрыскивания газа с целью вытеснения метана. В эксперименте предварительно сжатые образцы слоистого угля подвергались вертикальной нагрузке при давлениях 200 кН, аналогичных давлению впрыскиваемого газа. Газ для инъекций измерялся контроллером массового расхода с максимальной скоростью 5 л/мин, и через монитор контролировались мгновенный и общий потоки. В эксперименте использован антрацит угольной шахты Хуатай. Результаты. Экспериментальными исследованиями установлено, что концентрация и объем метана приводят к изменениям давления, расхода и времени впрыска азота, что свидетельствует о том, что процесс замещения метана угольного пласта путем закачки азота зависит от времени. Доказано, что эксперимент с использованием технологии N2-ECBM (интенсивного извлечения угольного метана) – это динамический процесс, в котором фактор времени играет решающую роль. Объем азота, который остается в угле и вытесняет метан, можно рассматривать как количественный вклад эффекта смещения. Выявлено, что в результате использования данной технологии, уровень замещения метана возрос более, чем на 60%; а уровень его вытеснения – на 40%. Научная новизна. Изучен эффект вытеснения метана при нагнетании азота в угольный пласт с точки зрения поведения газа в угленосной толще, а также дана количественная оценка эффекту замещения, оказывающему ключевое влияние на всех стадиях процесса, в то время как роль вытеснения – вторична. Практическая значимость. Результаты экспериментов имеют принципиальное значение для оптимизации параметров газа и для выбора источника впрыскивания газа в угольные пласты.The authors are grateful for the financial support from the Natural Science Foundation for the Youth of China (No. 51404091) and the PhD Foundation of Henan Polytechnic University (B2015-08)

A general multiblock Euler code for propulsion integration. Volume 1: Theory document

A general multiblock Euler solver was developed for the analysis of flow fields over geometrically complex configurations either in free air or in a wind tunnel. In this approach, the external space around a complex configuration was divided into a number of topologically simple blocks, so that surface-fitted grids and an efficient flow solution algorithm could be easily applied in each block. The computational grid in each block is generated using a combination of algebraic and elliptic methods. A grid generation/flow solver interface program was developed to facilitate the establishment of block-to-block relations and the boundary conditions for each block. The flow solver utilizes a finite volume formulation and an explicit time stepping scheme to solve the Euler equations. A multiblock version of the multigrid method was developed to accelerate the convergence of the calculations. The generality of the method was demonstrated through the analysis of two complex configurations at various flow conditions. Results were compared to available test data. Two accompanying volumes, user manuals for the preparation of multi-block grids (vol. 2) and for the Euler flow solver (vol. 3), provide information on input data format and program execution