Το φαινόμενο της μαγνητικής πόλωσης ανταλλαγής (exchange bias, EB) έχει προσελκύσει το επιστημονικό ενδιαφέρον εξαιτίας των σημαντικών εφαρμογών σε διατάξεις μαγνητικής αποθήκευσης πληροφορίας. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον εμφανίζουν οι ΕΒ ιδιότητες των πολυστρωματικών φιλμ με σύσταση [La2/3Ca1/3MnO3(FM)/La1/3Ca2/3MnO3(AF)]15, που αποτελούνται από αντισιδηρομαγνητικά, La1/3Ca2/3MnO3 (AF), και σιδηρομαγνητικά, La2/3Ca1/3MnO3 (FM), στρώματα επειδή αυτή η κατηγορία ενώσεων ανήκει στα ισχυρώς συσχετιζόμενα ηλεκτρονικά συστήματα (strongly correlated electronic systems), όπου οι μαγνητικές-, ηλεκτρονικές-, και κρυσταλλικές-δομές αλληλεπιδρούν ισχυρά μεταξύ τους. Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις περίθλασης και σκέδασης συντονισμού ακτίνων-Χ στην Κ-ακμή του Mn για την μελέτη της επίδρασης των ελαστικών τάσεων επιταξίας στο μηχανισμό της μαγνητικής πόλωσης ανταλλαγής της πολυστρωματικής δομής [La2/3Ca1/3MnO3/La1/3Ca2/3MnO3]15 που εμφανίζεται κάτω από την θερμοκρασία εμπλοκής ΤΒ≈80 Κ. Οι μετρήσεις περίθλασης ακτίνων-Χ έδειξαν ότι ο λόγος c/a, που αποτελεί το μέτρο της τετραγωνικής πλεγματικής παραμόρφωσης της ψευδοκυβικής δομής, φθάνει στην μέγιστη τιμή της, και ότι το μήκος συσχετίσεως εντός των (101) και (102) κρυσταλλογραφικών επιπέδων μεταβάλλεται σημαντικά κοντά στην ΤΒ. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στο γεγονός ότι στην ΤΒ η ψευδοκυβική πλεγματική σταθερά aML του φιλμ προσεγγίζει την τιμή της ψευδοκυβικής πλεγματικής σταθερά της ένωσης La1/3Ca2/3MnO3 από την οποία αποτελούνται τόσο το ενδιάμεσο στρώμα (buffer layer) όσο και τα AF στρώματα, αποδεικνύοντας έτσι ότι το EB φαινόμενο σχετίζεται με την εξισορρόπηση των επιταξιακών τάσεων εντός των AF και FM στρωμάτων. Οι μετρήσεις σκέδασης συντονισμού ακτίνων-Χ (RXS) αποκαλύπτουν ότι οι επιταξιακές τάσεις εξωθούν τα πολύεδρα MnO6 σε σιδηροπαραμορφωτική (ferrodistortive, FD) ευθυγράμμιση, όπου η FD υπερκυψελίδα συμπίπτει με την μοναδιαία κυψελίδα της κρυσταλλικής δομής. Εφαρμογή της τεχνικής συμβολής στα RXS φάσματα αποκαλύπτει μια κορυφή συντονισμού από την κύρια ακμή απορρόφησης των ιόντων Mn στα ~6.555 keV και μια, μικρότερης έντασης, δευτερεύουσα κορυφή συντονισμού στα ~6.55 keV, του οποίου η ενεργειακή μετατόπιση ελαττώνεται γραμμικά με την θερμοκρασία και το λόγο c/a μέχρι τους 80 Κ. Η εξαφάνιση της δευτερεύουσας κορυφής πάνω από τους 80 Κ(≈ΤΒ) μπορεί να σχετίζεται με κάποια αναδιάταξη των γωνιών που σχηματίζουν οι δεσμοί Mn-O-Mn εξαιτίας της εξισορρόπησης των επιταξιακών τάσεων στις FM/AF διεπιφάνειες κάτω από 80 Κ. / The exchange bias (EB) phenomenon has received considerable attention because of its important applications in magnetic storage devices. Of particular interest are the EB properties of colossal magnetoresistance (CMR) compositionally modulated structures consisting of antiferromagnetic (AF) and ferromagnetic (FM) (La,Ca)MnO3 layers because manganites are strongly correlated electron systems, in which the magnetic, electronic and crystal structures interact strongly with each other. Complementary x-ray synchrotron radiation diffraction (XRD) and resonant scattering (RXS) measurements were performed at the Mn K-edge between 10 and 300 K in order to analyze the effect of epitaxial strain and tetragonal lattice distortions on the exchange bias (EB) mechanism observed in [La2/3Ca1/3MnO3(FM)/La1/3Ca2/3MnO3(AF)]15 multilayers below a blocking temperature, TB, of 80 K. XRD measurements showed that the c/a axial ratio, an indication of the tetragonal lattice distortion in pseudocubic lattice settings, reaches its maximum at the onset of the EB effect and the corresponding structural correlation length varies substantially at the onset of TB. The in-plane lattice parameter a at TB is close to the bulk lattice parameters of the AF layers, thus indicating that the EB effect is related with the accommodation of strain inside the FM and AF layers. RXS measurements revealed that such anisotropic lattice strains force the MnO6 octahedral sites into a ferrodistortive (FD) alignment, where the FD supercell coincides with the unit cell of the crystalline lattice. The RXS intensity difference signal exhibits a main-edge feature and a post-edge feature at 6.57 keV that scales linearly with temperature and the c/a ratio up to 80 K. The disappearance of the post-edge feature above 80 K(=TB) may signify a rearrangement of Mn-O-Mn bonding angles due to strain-driven effects at the FM/AF interfaces, inducing disorder in FD octahedral tilt ordering which may pin the local distortions below the TB.

Στην εργασία αυτή μελετάται η ηλεκτρική απόκριση νανοσύνθετων υλικών πολυαιθυλενοξειδίου (poly(ethylene oxide)) – τροποποιημένων νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλού τοιχίου (MWCNT), ως συνάρτηση της περιεκτικότητας σε νανοσωλήνες άνθρακα. Συγκεκριμένα εξετάζεται η διηλεκτρική απόκριση και η ειδική αγωγιμότητα των νανοσύνθετων με παραμέτρους την περιεκτικότητα σε MWCNT, τη θερμοκρασία και τη συχνότητα του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Από τη διηλεκτρική απόκριση εξάγονται πληροφορίες σχετικά με την μοριακή κινητικότητα του συστήματος και διεπιφανειακά φαινόμενα. Η εξάρτηση της ειδικής αγωγιμότητας από την περιεκτικότητα σε MWCNT δίνει τη δυνατότητα προσδιορισμού του κατωφλιού μετάβασης από τη μονωτική στην αγώγιμη συμπεριφορά, ενώ η εξάρτηση της ειδικής αγωγιμότητας από τη θερμοκρασία και τη συχνότητα προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης των μηχανισμών μεταφοράς ηλεκτρικού φορτίου. Για τον καλύτερο προσδιορισμό των μηχανισμών ηλεκτρικής αγωγής εξετάζεται η δυνατότητα περιγραφής των πειραματικών αποτελεσμάτων μέσω των θεωρητικών προσεγγίσεων Variable Range Hopping model και Symmetric Hopping model. Για λόγους αναφοράς εξετάζεται και η ηλεκτρική απόκριση του καθαρού πολυμερούς και νανοσύνθετων, της ίδιας πολυμερικής μήτρας, που περιλαμβάνουν μη τροποποιημένους νανοσωλήνες άνθρακα. Τέλος, το σύνολο των αποτελεσμάτων γίνεται αντικείμενο εκτεταμένης συζήτησης. / In the present work the electric response of nanocomposites material consisted of poly (ethylene oxide) as matrix and modified multiwall carbon nanotubes (MWCNT) as reinforcing phase, is studied. Specifically, the dielectric response and the conductivity of nanocomposites is examined with parameters the content in MWCNT, the temperature and the frequency of the applied electric field. From the dielectric response valuable information concerning the molecular mobility of the systems and the interfacial phenomena can be extracted. The dependence of conductivity on the MWCNT content allows the determination of percolation threshold or critical concentration, which governs the transition from the insulating to the conductive behaviour. Moreover, the dependence of conductivity on temperature and frequency offers the possibility of studying the occurring charge transport mechanisms. Aiming to study further the type of the conduction mechanisms, the applicability of Variable Range Hopping model and Symmetric Hopping model is tested. For reasons of reference the electric response of pure polymer matrix and nanocomposites incorporating unmodified MWCNT is also examined. Finally, results become the object of an extensive discussion.

Το αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι ο διαχωρισμός των δύο κυρίαρχων συνιστωσών ανάκλσης (κατοπτρικής και διάχυτης) που οφείλονται κυρίαρχα σε επιφάνειες διηλεκτρικών υλικών. Οι κατοπτρικές ανακλάσεις αποτελούν σημαντικό πρόβλημα για πολλούς αλγορίθμους στο πεδίο της "τεχνητής όρασης" όπως στην κατάτμηση εικόνας. Μετά την ανάλυση του προβλήματος και μία εισαγωγή στη χρωματομετρία και στην πόλωση ακολουθεί μία περιγραφή δημοφιλών μεθόδων που έχουν προηγηθεί πάνω σε αυτό το αντικείμενο. Τέλος, παρουσιάζουμε τη δική μας μέθοδο διαχωρισμού, η οποία εκμεταλλεύεται τα διαφορετικά χαρακτηριστικά πολώσεως των δύο συνιστωσών και με τη βοήθεια της ανάλυσης ανεξαρτήτων συνιστωσών (ICA) επιτυγχάνει το διαχωρισμό. Η μέθοδος εφαρμόζεται τόσο σε πραγματικές όσο και σε κατασκευασμένες εικόνες. / The subject of this thesis is the separation of two reflection components (specular and diffuse) on surfaces of dielectric materials. The specular reflections are a significant problem for many algorithms in the field of computer vision, i.e. image segmentation. After the analysis of the problem and an introduction to colorimetry and polarization we describe popular methods that have already been used for this problem. Finally, we represent our own separation method, which exploits the different degree of polarization in the two reflection components and achieves the separation using independent component analysis (ICA). The method is applied on both real and virtual images.

The scope of this dissertation is to investigate the merits and implications of using multilevel modulation formats in optical communications systems. Following the trend in academia and industry, special focus is placed on quadrature phase-shift keying (QPSK), and specifically on polarization division multiplexed (PDM) QPSK. A special kind of receiver is investigated thoroughly, the digital coherent receiver, the equivalent of the coherent quadrature demodulator in classical communications nomenclature. A large number of digital signal processing (DSP) algorithms are implemented, some of them novel, and their performance is examined, analyzed, and compared in a number of practical system scenarios. The impact of transmitter / receiver imperfections and a number of optical fiber impairments on system performance is studied. Experimental results taken from proof-of-concept experiments are also analyzed. / Η διατριβή αυτή έχει ως σκοπό τη μελέτη οπτικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων που χρησιμοποιούν τετραδικές διαμορφώσεις φάσης, πολυπλεξία κατά πόλωση και σύμφωνους ψηφιακούς δέκτες διαφοροποίησης φάσης και πόλωσης. Μελετήθηκαν αλγόριθμοι επεξεργασίας σήματος κατάλληλοι για εξάλειψη της επίδρασης των φαινομένων διάδοσης και των μη ιδανικοτήτων οπτικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Η μελέτη έγινε με προσομοίωση Monte-Carlo, με χρήση ημιαναλυτικής μεθόδου προσδιορισμού της πιθανότητας σφάλματος τηλεπικοινωνιακού συστήματος και με ανάλυση πειραματικών δεδομένων. Τα πειραματικά δεδομένα ελήφθησαν από οπτικό τηλεπικοινωνιακό σύστημα με τετραδική διαμόρφωση φάσης και πολυπλεξία κατά πόλωση με ρυθμούς συμβόλων 0.1-10 GBd (0.4-40 Gb/s). Μελετήθηκαν αλγόριθμοι επανένωσης των πολώσεων, αλγόριθμοι αποπολύπλεξης των πολώσεων, αλγόριθμοι διόρθωσης της ανισοσταθμίας ορθογωνιότητας, αλγόριθμοι εκτίμησης και αφαίρεσης της ενδιάμεσης συχνότητας και αλγόριθμοι εκτίμησης και αφαίρεσης του θορύβου φάσης των laser.