The short-term jitter and longer-term wander of the frequency sweep profile of a Vernier-Tuned Distributed Bragg Reflector (VT-DBR) laser at 1550 nm used in optical coherence tomography (OCT) and other sensing applications is characterized in this work. The VT-DBR has demonstrated success in source-swept OCT (SSOCT), performing both intensity and phase-sensitive OCT. The purpose of this paper is to investigate one of the unique aspects of the VT-DBR laser that makes it successful in OCT: the stability of the linear optical frequency sweep. A highly stable linear optical frequency sweep implies benefits for further fiber sensing applications including fiber Bragg grating and spectroscopy sensors. Short-term jitter measurements of the optical frequency sweep are taken using a 3-cavity 100 GHz free spectral range solid etalon, an athermal fiber Bragg grating, a molecular-based gas absorption reference cell, and a Mach-Zehnder interferometer. These four optical filters are used to convert time fluctuations into intensity fluctuations that can be measured by high speed optical receivers. Short term jitter values on the order of 0.5 – 0.6 pm RMS (63 – 82 MHz RMS) are typical values in the VT-DBR lasers systems characterized in this work. This level of jitter is compelling for OCT and fiber-sensing applications. Longer-term wander is characterized using a multiple-gas absorption reference cell. The long term stability and temperature insensitivity of the absorption cell is ideal for long-term wander characterization of the laser frequency sweeps. Wander values on the order of 2.6 pm of wavelength shift over an 8 hour time frame are reported in this work. The slope of the frequency versus time function of the laser sweep, on the order of 100 MHz/sample, is found to deviate by no more than 0.03% over the same 8 hour time frame. Both the long term wavelength shift and consistency of the slope indicate that these sources will perform well in OCT and fiber sensing applications. Mechanisms responsible for short-term jitter and longer- term wavelength wander likely include contributions from the laser source itself and from the high speed electronic drive circuitry that creates the wavelength ramp. Investigation of ambient temperature’s influence on the wavelength wander is also highlighted in the work.

No description available.

The unique properties, such as large direct bandgap, excellent thermal stability, high μH × ns, of III-nitrides make them ideal candidates for both optoelectronic and high-speed electronic devices. In the past decades, great success has been achieved in commercialization of GaN based light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs). However, due to the lack of native substrates, thin films grown on sapphire or SiC substrates have high defect densities that degrade the device performance and reliability. Conventional epitaxy lateral overgrowth (ELO) can reduce dislocation densities down to ∼10-6 cm-2 in the lateral growth area, but requires ex situ photolithography steps. Hence, an in situ method using a SiNx interlayer (nano-scale ELOG) has emerged as a promising technique. The GaN templates prepared by this method exhibit a very low dislocation density (low-10-7 cm-2) and excellent optical and electrical properties. As a cost, such high quality GaN templates containing SiN, nanonetworks are not suitable for heterojunction field effect transistor (HFET) applications due to degenerate GaN:Si layer which serves as parallel conduction channel. This dissertation discusses the growth of low dislocation density GaN templates, by using the in situ SiNx nanonetwork for conductive templates, and the AIN buffer for semi-insulating templates. On SiN x nanonetwork templates, double-barrier RTD and superlattice (SL) exhibited negative differential resistances. Moreover, the injection current of Blue LEDs (450 nm) was improved ∼30%. On semi-insulating GaN templates, nearly lattice matched AlInN/AIN/GaN HFETs were successfully demonstrated and exhibited ∼ 1600 cm2/Vs and 17 600 cm2/Vs Hall mobilities at 300 K and 10 K, respectively. Those mobility values are much higher than literature reports and indicate that high quality HFETs can be realized in lattice matched AlInN/AIN/GaN, thereby solving the strain related issue. The attempt to use InGaN as the 2DEG channel has also been successfully implemented. A Hall mobility (1230 cm2/Vs) was achieved in a 12 nm InGaN channel HFET with AlInGaN barrier, which demonstrates the viability of InGaN channel HFETs.

L'explosion des besoins et des attentes des équipements de radio communication, à l'exemple de la téléphonie mobile, a entraîné un accroissement exponentiel de la complexité des circuits électriques qui les composent, surtout les fonctions à base de composants passifs (filtre, coupleurs, ...). La technologie planaire reste une technologie attrayante pour la réalisation de filtres, en terme de coût, de volume, ainsi que des possibilités d'intégration. Dans ce contexte, le développement de circuits planaires (lignes de propagation, filtre, ...) performants et peu encombrants est à l'heure actuelle un domaine d'activité d'un intérêt fondamental. Dans un premier temps nous présentons un panorama des différentes solutions technologiques pour la réalisation de circuits hyperfréquences et nous détaillons les techniques proposées pour réduire la taille des composants passifs hyperfréquences constituant les éléments de base des circuits hyperfréquences. Nous proposons ensuite une méthode de synthèse d'une ligne de propagation miniaturisée à l'aide de l'ajout périodique d'une capacité localisée (ligne à onde lente). Des abaques de synthèse été développés et permettent au concepteur de choisir les différents paramètres de ces lignes pour obtenir le meilleur compromis miniaturisation - performances. La troisième partie est consacrée à un nouveau type de ligne de propagation pour lesquelles la charge capacitive est cette fois répartie sur l'ensemble de la longueur de la ligne de propagation. Ceci est rendu possible grâce à la présence de doigts métalliques flottants sous la ligne est ensuite proposé. Cette topologie de ligne intégrée garantit à la fois une miniaturisation et de meilleures performances électriques. Enfin, nous démontrons l'intérêt d'utiliser ces lignes à « ondes lentes » pour réaliser des filtres passe bande miniatures (plus particulièrement de filtres passe bande basés sur des résonateurs DBR) depuis la mise en équation jusqu'à leurs mesures.

Les travaux reportés dans ce mémoire concernent la conception et la réalisation technologique de diodes laser à émission surfacique de type DBR (Distributed Bragg Reflector), dans la filière GaAlAs/GaAs. Dans une première partie, l'étude porte sur la modélisation et la conception de diodes laser à réflecteurs de Bragg distribués du second ordre. Il est présenté un modèle global qui regroupe, de façon consistante, les propriétés spectrales de la cavité DBR et celles de la structure à puits quantique, notamment en ce qui concerne le gain dans les régions pompées et l'absorption dans les régions non pompées. Ce modèle est mis en œuvre pour analyser, de façon systématique, l'influence des paramètres géométriques du composant sur ses performances en courant de seuil, rendement différentiel, diagramme de rayonnement et spectre d'émission. On en déduit le choix des paramètres permettant un fonctionnement optimal et on démontre que, compte tenu de la position aléatoire de la première dent des réseaux de Bragg par rapport à la zone de gain, il est impossible de prévoir, dans l'état de l'art actuel, la valeur du rendement différentiel ou la forme du diagramme de rayonnement. La seconde partie de l'étude concerne la définition d'un processus de fabrication, la réalisation technologique et la caractérisation de diodes laser DBR à émission surfacique. Il est présenté une étude détaillée de la mise en œuvre d'un banc d'insolation holographique destiné à la réalisation de réseaux diffractants sur semiconducteur. On établit ensuite un procédé complet d'élaboration de la diode DBR qui tient compte à la fois des critères de conception et des conditions particulières imposées par le principe de la structure. Les diodes laser réalisées présentent une émission surfacique selon des performances qui démontrent à la fois la validité de l'approche théorique et la qualité du procédé d'élaboration proposé

Les travaux de recherches présentés dans ce mémoire ont débuté en 1992 au sein du groupe "Photonique" du LAAS-CNRS. Ils s'inscrivent dans le cadre général des recherches menées par l'équipe animée par F. Lozes-Dupuy, Directrice de Recherches au CNRS. Après une étude approfondie des diodes laser DBR (Distributed Bragg Reflector) monofréquences à émission surfacique, l'étude de ce type d'émetteurs a été poursuivie en recherchant le contrôle et l'optimisation de leurs performances par l'adjonction d'une cavité optique étendue hybridée. Ces travaux ont conduit à élargir le domaine de recherches à celui des microsystèmes et aux technologies associées en vue de proposer une microsource laser stabilisée en fréquence. L'orientation «microsystème» des activités a ensuite été renforcée par des travaux de collaboration sur les microsystèmes optiques et, plus spécifiquement, sur le verrou que constitue l'intégration photonique dans les microsystèmes. Dans une première approche, en mettant à profit les acquis de la technologie conventionnelle de type CMOS, les travaux ont concerné l'étude de nouveaux concepts d'intégration sur silicium. Ces travaux se sont appuyés sur un objet d'étude constitué par un capteur optique de déplacement et ont montré que la microélectronique, l'optoélectronique et l'optique intégrée pouvaient être associées sur silicium pour proposer des fonctions optiques "intelligentes" à partir d'une technologie compatible CMOS. Une deuxième approche d'intégration photonique a ensuite été explorée pour tirer profit des propriétés des cristaux photoniques dans la perspective du développement de nouveaux types de diodes laser compatibles avec une intégration photonique planaire dense.

Mobile technologies are increasingly being used to support students in outdoor learning activities. For instance, in a growing number of research projects, smartphones and positioning technologies are being used to support students in exploring the natural environment. However, previous research has identified challenges with the introduction of mobile technology into outdoor lessons. One fundamental challenge is that interaction with mobile technology in outdoor lessons may distract students from interacting with the physical environment. In this thesis this challenge is approached from the perspective of human-computer interaction, guided by the following research question: How can we design, evaluate, and reflect on mobile technology for interacting with the physical environment in outdoor lessons? The thesis presents four design cases on outdoor geometry and biology lessons, which act as probes for developing conceptual design tools. The design cases were developed through a concept-driven design approach and evaluated on field tests with primary school students. Future workshop and Interaction analysis were the main methods used. The results of the field tests suggest that mobile technology needs to be designed to orientate students in their interaction with the physical environment. In line with the concept-driven design approach, the thesis proposes three design tools. The design tools proposed are: Design guidelines that are specific enough for guiding the design of mobile technology for outdoor lessons, a Design model for designing and evaluating mobile technology for outdoor lessons, and Design concepts for reflecting on the placement of mobile technology in outdoor lessons. The design tools are proposed as tools for researchers and designers to take the challenge of distraction into account in designing mobile technology for outdoor lessons. / Mobilteknologi används allt oftare för att stödja elever i läraktiviteter utomhus. Till exempel, i ett växande antal forskningsprojekt, används mobiltelefoner och teknik för positionsbestämning som stöd för skolelever i att utforska naturen. Tidigare forskning har dock identifierat utmaningar med införandet av mobilteknologi i utomhuslektioner. En av de huvudsakliga utmaningarna är att interaktion med mobilteknologi i utomhuslektioner kan distrahera eleverna från att interagera med den fysiska omgivningen. Den här avhandlingen angriper den utmaningen ur ett människa-datorinteraktionsperspektiv, vägledd av följande frågeställning: Hur kan vi designa, utvärdera och reflektera över mobilteknologi för att interagera med den fysiska omgivningen i utomhuslektioner? I avhandlingen presenteras fyra designinterventioner bestående av utomhuslektioner i geometri och biologi, som låg till grund för att utveckla konceptuella designverktyg. Designverktygen utvecklades genom en koncept-driven designstrategi och utvärderades i fälttester med skolelever. Framtidsverkstad och Interaktionsanalys var de huvudsakliga metoder som användes. Resultaten från fälttesterna visar att mobilteknologin behöver utformas så att den kan orientera eleverna i interaktionen med den fysiska omgivningen. I linje med den koncept-drivna designstrategin, bidrar avhandlingen med tre designverktyg. De föreslagna designverktygen är: Designriktlinjer som är specifika nog för att vägleda utformningen av mobilteknologi för utomhuslektioner, en Designmodell för att utforma och utvärdera mobilteknologi för utomhuslektioner, och Designkoncept för att reflektera över hur mobilteknologi placeras och används i utomhuslektioner. Designverktygen föreslås som verktyg för att forskare och designers, som vill designa mobilteknologi för utomhuslektioner, ska kunna möta utmaningen i att mobilteknologin kan distrahera eleverna från att interagera med den fysiska omgivningen.

The scope of this work is an in-depth investigation of dielectric mirror microcavities with central organic dye layers, which are preferably modified in at least one lateral dimension. The large quality factor of the planar resonator in conjunction with comparatively stable and spectrally broad emitting molecules allows for a detailed analysis of several aspects of microresonator systems. Their optical properties are analyzed both with transmission and luminescence measurements as well as in the lasing regime. The first part presents the resonant mode properties of planar and laterally structured microcavities. With the help of a high-resolution imaging micro-photoluminescence setup, working either in the spatial (near field) or vectorial (far field) regime, the polarization splitting is studied in a detuned microcavity, containing the dye 4,4'-bis[(N-carbazole)styryl]biphenyl (BSB-Cz) in a matrix of 4,4'-di(N-carbazolyl)- biphenyl (CBP). With the help of a thickness gradient, a relation between the large spectral distance of the cross-polarized states and the mode position within the stop band is investigated. In shadow-mask prepared, laterally restricted devices (5x5 µm2 square boxes), the three-dimensional confinement introduces sets of discrete modes, which experience a similar polarization splitting. The origin in this case is a different phase shift of electromagnetic waves during internal total reflection at a boundary. By using a concentration gradient planar microcavity sample of the dye 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-(dimethylamino)styryl)-4H-pyran (DCM) in a tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq3) matrix, the influence of the number of emitters on the lasing characteristics is subsequently analyzed. Depending on the pumping conditions, and thus the involvement of the Förster resonant energy transfer, an optimal composition is identified. After a qualitative evaluation of the long-term stability upon various excitation energies, the attention is focussed to the modification of the stimulated emission properties of photonic boxes. The stronger field concentration and altered density of states leads to a significant improvement of the values for the coupling factor fi and the threshold levels. Furthermore, new properties arise, namely simultaneous multimode and off-axis laser emission. With an inhomogeneous excitation of the box, it is possible to selectively excite single modes above the threshold. The work ends with experimental results of metal structures as additional optical element in the organic microcavity layer. Here, the aim is is to understand the passive influence of these possible contact- devices on the lasing performance. For this purpose, the lasing is studied at an interface of an areal thin metal layer, which is incorporated in the organic layer.

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Simulation, Entwicklung und Realisierung organischer Halbleiterbauelemente für Anwendungen im Bereich der Sensorik. Unter dem Gesichtspunkt der Fertigung sollen die organischen lichtemittierenden Dioden (OLEDs) und die organischen Photodioden (OPDs) einfach konzeptioniert sein. Je nach Bauelementetyp stehen für die Herstellung der organischen Schichten die Vakuumtechnologie oder lösungsmittelbasierte Prozesse zur Verfügung. Eine Besonderheit der Arbeit ist die Integration der OLEDs bzw. der OPDs auf Silizium-Substraten. Zudem wird die Integration von optischen Filtern für die OLEDs sowie die Etablierung einer Dünnschichtverkapselung für die OLEDs und OPDs gezeigt. Im ersten Teil der Arbeit wird anhand von Simulationen der Dünnschichtoptik erarbeitet, welche Möglichkeiten vorhanden sind, die Charakteristik der OLEDEmission bzw. die Absorptionseigenschaften der OPDs zu beeinflussen. Die Besonderheit der OLEDs für die Sensorikanwendungen liegt hierbei in der Licht-Emission mit geringen Halbwertsbreiten. Es wird anhand von Fluoreszenzmarkern (Rhodamin 6G und Nah-IR Alzheimer Farbstoff-4) und einem Chromoprotein (PAS-GAF-64) verdeutlicht, welche Möglichkeiten für die Sensorik durch die Anregung mit der OLED bestehen. Für die OPDs hingegen wird gezeigt, welche Möglichkeiten es für das Rodamin 6G gibt, mit dielektrischen Spiegeln die Absorptionseigenschaften so zu beeinflussen, dass die gewünschten spektralen Bereiche des Lichtes absorbiert bzw. reflektiert werden. Der zweite Teil widmet sich der Entwicklung der OLEDs anhand der Integrationsmöglichkeiten der dielektrischen Filter sowie deren Optimierung. Es wird am Beispiel des Rhodamin 6G gezeigt, dass für die OLED-Emission eine Halbwertsbreite von 18 nm beim Maximum von 530 nm hat. Durch die Verwendung von Entlastungsschichten zwischen OLED und dielektrischem Spiegel können die Kennwerte der OLED positiv beeinflusst werden und weiterhin werden das Temperaturverhalten der OLEDs sowie die Verspannungseigenschaften der dielektrischen Schichten betrachtet. Darüber hinaus steht im dritten Teil die Entwicklung der organischen Photodioden im Fokus. Hierbei wurden OPDs auf Glas- und Siliziumsubstraten gefertigt. Inhalt der Entwicklung auf Glassubstraten ist die Variation der absorbierenden Schicht und deren Einfluss auf die elektro-optischen Eigenschaften. Die Entwicklung der OPDs auf Siliziumsubstraten basiert auf der Integration sowie der Optimierung verschiedener Absorbersysteme, einer alternativen Anode und Kathode sowie der Integration einer Dünnschichtverkapselung. Im Ergebnis wurden OPDs entwickelt, die ohne Dünnschichtverkapselung einen Photonen-zu-Elektron-Umwandlungs-wirkungsgrad (IPCE) von ca. 37 % bei 550 nm haben. Der IPCE konnte zudem durch die Modifikation des Kathodenaufbaus um 4 % gesteigert werden. Die OPD-Bauelemente mit integrierter Dünnschichtverkapselung zeigen einen IPCE von ca. 33 % bei 550 nm. Weiterhin wurde die Methode der orthogonalen Photolithographie zur Strukturierung der OPDs verwendet und es erfolgte der Übertrag der OPD-Technologie auf 8-Zoll-Halbleitersubstrate. In diesem Zusammenhang sind zur Bewertung von Einflüssen, wie Wasser oder Sauerstoff, Untersuchungen zur Lebensdauer der OPDs durchgeführt worden. Die Kenntnis über den Einfluss der orthogonalen Photolithographie auf die Kennwerte der OPDs sowie der Einfluss der Dünnschichtverkapselung auf die Eigenschaften der OPDs und OLEDs sind essentiell für weitere Entwicklungen und zur Fertigung von Sensoranwendungen. / This work focuses on the simulation, development and implementation of organic semiconductor devices for applications in the field of sensor technology. From the viewpoint of manufacturing, organic light emitting diodes (OLEDs) as well as organic photodiodes (OPD) should be designed simply. Depending on the type of device vacuum technology or solvent-based processes are available for producing organic layer. A special feature of OLED- and OPD-devices is the integration on silicon substrates. In addition, the integration of optical filters for OLED-devices and the thin-film encapsulation of OLEDs and OPDs is shown. The first part of the work elaborates on simulations of thin film optics, describing options to control the characteristics of the OLED-emission or the absorption properties of the OPD. A special characteristic of OLEDs is the light emission with a small full with half maximum for sensor applications. By using of fluorescent markers Rhodamine 6G and near-IR dye Alzheimer-4 or the Chromoproteins (PAS-GAF-64) clarifies the possibilities for sensors by excitation with the OLED. In contrast, for the OPD is shown which solutions are available, to influence the absorption properties of Rhodamin 6G with dielectric mirrors so that desired spectral ranges of light are absorbed or reflected. The second part is dedicated to the development of OLEDs based on integration of dielectric filters and their optimization. It is shown by the example of Rhodamine 6G that the OLED emission represents a full with at half maximum of 18 nm at 530 nm. Furthermore, the temperature behavior of the OLEDs and the strain properties of the dielectric layers are considered. Organic photodiodes are in the focus of the third part of the development. These OPDs were made on glass and silicon substrates. The main objective of the development on glass substrates is the variation of the absorption layer and its influence to the electro-optical properties to increase the spectral sensitivity of the OPD. The development of OPD on silicon substrates deals with the integration and optimization of different absorber systems, an alternative anode and cathode as well as the integration of a thin-film encapsulation. As a result, the OPDs without a thin-film encapsulation have an incident photon-to-electron conversion efficiency (IPCE) of about 37 % at 550 nm. The IPCE was increased to 4 % by modifying the cathode structure. The OPD devices with integrated thin-film encapsulation showed an IPCE of about 33 % at 550 nm. Furthermore, the method of orthogonal photolithography was used to pattern the OPD and an upscaling of the OPD technology to 8-inch semiconductor substrates have been realized. In this context studies have been carried out to evaluate the influence of process and encapsulation to the lifetime of OPDs. The knowledge about the influence of the orthogonal photolithography to the characteristics of OPDs and the influence of the thin-film encapsulation on the properties of OPD and OLEDs is essential for further development and for the manufacturing of sensor applications.

本研究同時探討房貸違約與提前清償終止行為，並對提前清償動機『出售』與『轉貸』予兼容並蓄。蒐集自H銀行房貸資料，運用多項式邏吉斯廻歸模型分析法，以總體經濟因子之有無分兩階段，對應變數-房貸終止行為(Y1)及提前清償動機(Y2)，採取雙層次深入實證。 實證結果：從機率模型配適度與解釋力之實證分析中，獲得一致結論，對於含有總體經濟因子-經濟成長率與CPI 年增率之模型，其所計算Cox & Snell及Nagelkerke之假 值分別為0.534及0.611，均大於0.5以上，其相對性與獨立性上，均具備較高的模型解釋力，為一較優之房貸違約與提前清償終止行為模型，其相關顯著影響因子如下： 一、對違約具有顯著影響之因子，包括：借款年限、初貸利率、LTV、保證人、次級房貸、部分提前清償、購屋投資、 PTI、DBR＞22、軍警公教人員、設二胎、區域台北市、區域新北市及CPI年增率等14項。 二、對提前清償具有顯著影響之因子，包括：初貸利率、次級房貸、部分提前清償、購屋投資、購屋自住、年資、設二胎、CPI年增率及經濟成長率等9項。 三、對提前清償動機-『出售』之顯著因子：次級房貸、部分提前清償、購屋投資、設二胎等4項。 四、對提前清償動機-『轉貸』之顯著因子：初貸利率、次級房貸、購屋自住、年資、設二胎、CPI年增率及經濟成長率等7項。。 本實證結果所建構含有總體經濟因子之房貸終止行為機率模型，以其顯著影響因子再深入探討提前清償-『出售』與『轉貸』之動機，使提前清償行為模式更精確性地呈現，有助於提供金融機構，在計算違約機率與提前清償機率之模型架構上及授信審核評估上，具貢獻價值之參考資訊。 / This research explores the default and prepayment on the termination behaviors of residential mortgages, as well as the motives of prepayment in house selling or refinancing. Mortgage data are collected from the H bank in Taiwan, using the multi-nominal logistic regression analytic method to explore the factors affecting the default and prepayment behaviors. Empirical results show that loan period, initial mortgage rate, loan-to-value ratio (LTV), the existence of the guarantor, subprime mortgages, curtailment, investment purpose, payment-to-income (PTI), debt burden ratio exceeded 22 (DBR＞22), government employees or teachers, second lien, location in Taipei city, the new Taipei city and CPI annual rate of increase are the significant factors of default behavior. As for the variables on prepayment, the initial mortgage rate, subprime mortgages, curtailment, investment purpose, residential use, DBR＞22, the age of professional career, second lien, CPI annual rate of increase and economical growth rate are significant. For more detailed curtailment behavior, the empirical results show that house sale subprime mortgages, curtailment, residential investment purpose, second lien are significant factors. As for the variables in inter-bank refinancing initial interest rate, subprime mortgages, residential investment purpose, the age of professional career, second lien, CPI annual rate of increase and economical growth rate are significant factors. Results of this research may provide financial institutions precious references on the mortgage default and prepayment behaviors. The mortgage industry can take into account of the significant results on the capital planning in the future.