This thesis presents a detailed study of the impact of radio-AGN on star formation and the interstellar medium (ISM) of galaxies across cosmic time. To do this, this thesis uses far-IR/sub-mm data from the Herschel Space Observatory. I create a well-selected sample of 1599 radio sources using the NRAO VLA Sky Survey (NVSS) and Faint Images of the Radio Sky at Twenty-Centimeters (FIRST) data in combination with the UKIRT Infrared Deep Sky Survey - Large Area Survey (UKIDSS - LAS) data. I find that the far-IR luminosities and dust temperatures of radio galaxies are lower in comparison to those of non-radio-detected galaxies. This luminosity deficit grows with increasing stellar mass. I argue that the reasons for these differences is probably due to indirect radio-AGN feedback, i.e. radio jets mechanically heat the halo-environment, preventing external sources of cold gas from entering the host and forming stars. The far-IR luminosity and dust temperature is found to decrease as a function of radio source size. I find the most likely explanation for this is jet-induced star formation while the jets are confined to the ISM. Finally, a method for identifying reliable high-z, star-bursting radio sources in the H-ATLAS is described with which statistically significant studies of radio-jet induced star formation may be undertaken.

A scanning Fabry-Perot transmission filter composed of a pair of dielectric mirrors has been demonstrated at millimeter and sub-millimeter wavelengths. The mirrors are formed by alternating quarter-wave optical thicknesses of silicon and air in the usual Bragg configuration. Detailed theoretical considerations are presented for determining the optimum design including factors that affect achievable finesse. Fundamental loss by lattice and free carrier absorption are considered. High resistivity in the silicon layers was found important for achieving high transmittance and finesse, especially at the longer wavelengths. Also considered are technological factors such as surface roughness, bowing, and misalignment for various proposed manufacturing schemes. Characterization was performed at sub-mm wavelengths using a gas laser together with a Golay cell detector and at millimeter wavelengths using a backward wave oscillator and microwave power meter. A finesse value of 422 for a scanning Fabry-Perot cavity composed of three-period Bragg mirrors was experimentally demonstrated. Finesse values of several thousand are considered to be within reach. This suggests the possibility of a compact terahertz Fabry-Perot spectrometer that can operate in low resonance order to realize high free spectral range while simultaneously achieving a high spectral resolution. Such a device is directly suitable for airborne/satellite and man-portable sensing instrumentation.

Quantum cascade lasers (QCLs) operate due to population inversion on intersubband in unipolar mutiple-quantum-well (MQW) heterostructure. QCLs are considered one of the most flexible and powerful light semiconductor sources in the mid- and far-infrared (IR) wavelength range, covering most of the critical spectral regions relevant to IR applications. InGaAs/InAlAs/InP QCLs are the only semiconductor lasers capable of continuous wave (CW) operation at room temperature (RT) in the spectral range 3.4-12 micron. This dissertation details the development of RT QCLs based on passive nonlinear coupled-quantum-well structures monolithically integrated into mid-IR QCLs to provide a giant nonlinear response for the pumping frequency. The primary focus of short-wavelength approach in this dissertation is to develop of RT InGaAs/InAlAs/InP QCLs for lamda=2.5-3.7 micron region, based on quasi-phase-matched intracavity second harmonic generation (SHG) associated with intersubband transition. Intersubband optical transition can be engineered by the choice of quantum well and barrier thicknesses to provide the appropriate energy levels, optical dipole matrix elements, and electron scattering rates amongst other parameters. Thus, aside from their linear optical properties, resonant intersubband transitions in coupled QW's can also be designed to produce nonlinear optical medium with giant nonlinear optical susceptibilities. In long-wavelength region, at high temperature, the population inversion is reduced between the upper and lower laser levels due to the longitudinal optical (LO) phonon scattering of thermal carriers in the upper laser state and the thermal backfilling of carriers into the lower laser level from the injector state. This dissertation aims to improve an alternative approach for THz QCL sources based on intra-cavity difference frequency generation (DFG) in dual-wavelength mid-IR QCLs with a passive nonlinear structure, designed for giant optical nonlinearity. Further studies describe that Cerenkov DFG scheme allows for extraction of THz radiation along the whole length of the laser waveguide and provides directional THz emission in 1.2-4.5 THz range. An important requirement for many applications, like chemical sensing and molecular spectroscopy, is single-mode emission. We demonstrate single-mode RT DFG THz QCLs operation in 1-5 THz region by employing devices as integrated dual-period DFB lasers, where efficient solid state RT sources do not exist. / text

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Estudar o comportamento dos aminoÃcidos quando sujeitos a condiÃÃes extremas de temperatura à o objetivo principal dessa tese. Na L-valina (C_5 H_11 NO_2) foram realizados experimentos de absorÃÃo infravermelha, enquanto que experimentos de espalhamento Raman foram realizados nas fases &#945; e &#946; do Ãcido L-glutÃmico (C_5 H_9 NO_4). Para a L-valina, o experimento de infravermelho foi realizado em duas regiÃes espectrais: na primeira o intervalo analisado foi de ~10 a ~700 cm-1 (englobando a regiÃo do infravermelho distante â FAR-IR); na segunda, o intervalo analisado foi de 370 a 4000 cm-1 (englobando a regiÃo conhecida como infravermelho mÃdio: MID-IR). Nos experimentos Raman no Ãcido L-glutÃmico, o intervalo espectral entre ~15 e ~4000 cm-1 foi estudado. Nos experimentos de infravermelho, o parÃmetro termodinÃmico temperatura assumiu valores de 100 K atà 300 K espaÃados por 20 K. Nos experimentos Raman conseguiu-se um espaÃamento de 50 K com a temperatura variando de 18 a 300 K, tanto para a fase &#945; como para a fase &#946;. Na fase &#946;, diversas geometrias de espalhamento foram utilizadas, enquanto que para a fase &#945; somente uma geometria de espalhamento foi analisada. Da anÃlise dos espectros da L-valina foram observados surgimentos e desaparecimentos de modos na regiÃo do infravermelho distante (FAR-IR). Um modo de rede localizado em 103 cm^(-1), desdobra-se em dois modos de maneira rÃpida, e diferente do que seria esperado pela evoluÃÃo espectral &#969; x T. SituaÃÃo inversa, ocorre quando dois modos colapsam em 163 cm^(-1) e, interessantemente, à mesma temperatura que no desdobramento: ~120K. Nas mesmas condiÃÃes outros dois modos, em ~211 cm^(-1) e em ~216 cm^(-1) se reduzem a um Ãnico modo em ~214 cm^(-1). Um pico em ~190 cm-1 desaparece no intervalo 100-120 K. Nesse intervalo tambÃm podemos verificar grandes desvios da linearidade das frequÃncias dos modos em 147 cm^(-1), 196 cm^(-1), 225 cm^(-1) e 305 cm^(-1). Mais ainda, os modos vibracionais em 154cm^(-1) e 214 cm^(-1) apresentam descontinuidade (nesse caso, verificadas entre 120 e 160 K). Isso sugere nÃo se tratar de simples mudanÃas conformacionais, posto que tais ocorrÃncias (desdobramentos, desaparecimentos e fortes nÃo linearidades dos modos) se dÃo num intervalo particular de temperatura. Pode-se concluir daà que o cristal sofre uma transiÃÃo de fase estrutural a partir de 120 K, se completando a 100 K. Observe-se que para a regiÃo MID, a L-valina nÃo apresenta alteraÃÃes espectrais significativas: as frequÃncias dos modos no geral sÃo lineares, constantes e sem descontinuidades. As medidas Raman na forma &#946; do Ãcido L-glutÃmico resultaram num nÃmero constante de modos de vibraÃÃo na regiÃo dos modos da rede durante todo o resfriamento, o que foi interpretado como estabilidade do material. Entretanto, houve colapso (eg.:~500 cm-1, 200 K, Z(XX)Z; trÃs bandas tornaram-se duas) e surgimento (eg.: ~930 cm-1, 120 K, Z(XX)Z; uma banda torna-se duas) de bandas em outras regiÃes do espectro. Tais ocorrÃncias foram interpretadas como alteraÃÃo do ambiente da molÃcula (~930 cm-1), efeito de âaliasingâ dificultando o ajuste por lorentzianas (eg.: ~1070 cm-1), e mudanÃa de conformaÃÃo. Por nÃo estarem associados a levantamentos nem incrementos de degenerescÃncia, tais comportamentos sugerem estabilidade do Ãcido L-glutÃmico na forma &#946;. Os espectros Raman obtidos para a fase &#945; do Ãcido L-glutÃmico se apresentaram completamente regulares: modos lineares, sem descontinuidades nas frequÃncias nem mudanÃa no nÃmero de modos. A partir de todos os resultados obtidos, procurou-se entender que fatores determinam a estabilidade de um cristal de aminoÃcido. A anÃlise do comportamento desta famÃlia de materiais mostra trÃs ânÃveisâ de estabilidade (i) estÃveis (e.g.: Ãcido L-glutÃmico e L-isoleucina), (ii) microtransiÃÃes conformacionais (complexo comportamento vibracional, e.g.: L-alanina) e (iii) cristais que sofrem transiÃÃo de fase estrutural (e.g.: L-valina e L-leucina). Fatores como ordenamento de cadeias laterais, forÃas de van der Waals e comprimento mÃdio das ligaÃÃes de hidrogÃnio (d &#773;_LH) podem influenciar na estabilidade destas estruturas cristalinas. Entretanto, observando somente os comprimentos mÃdios das ligaÃÃes de hidrogÃnio (d &#773;_LH) foi possÃvel inferir uma relaÃÃo entre esse valor e a estabilidade: L-valina e taurina sofrem transiÃÃo (&#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-val)=2.92 &#8491;, &#12310;d &#773;_LH&#12311;_tau=2.90 &#8491;), L-alanina &#8658; micro-transiÃÃo conformacional (&#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-ala)=2.83 &#8491;) e Ãcido L-glutÃmico estÃvel (&#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-glu(&#945;))=2.771 &#8491;, &#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-glu(&#946;))=2.798 &#8491;). Nota-se que: &#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-glu(&#945;,&#946;))<&#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-ala)<&#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-val),&#12310;d &#773;_LH&#12311;_tau. A L-treonina constitui exceÃÃo, pois à estÃvel embora possua &#12310;d &#773;_LH&#12311;_(L-treo)=2.86 &#8491;. Outras tÃcnicas experimentais (e.g.: difraÃÃo e espalhamento de nÃutrons) sÃo sugeridas para serem utilizadas futuramente na abordagem deste problema.