2024-03-28T23:39:18Zhttps://www.repo.uni-hannover.de/oai/requestoai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/1672022-12-02T16:17:36Zcom_123456789_1col_123456789_7doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Phononenspektroskopie im Quanten-Hall-Effekt-Regime
Schulze Wischeler, Fritz
Haug, Rolf J.
Zeitler, U.
In dieser Arbeit wurde der Quanten-Hall-Effekt mit Hilfe von Phononen untersucht. Ziel der Arbeit war es, die thermodynamischen Eigenschaften von zweidimensionalen Elektronensystemen und Größe der Energielücken im fraktionalen Quanten-Hall-Effekt präzise zu vermessen. So gelang es, die Composite-Fermion-Masse und Landé g-Faktoren zu bestimmen. Darüberhinaus konnte die spezifische Wärme eines zweidimensionalen Elektronensystemens für diverse Füllfaktoren gemessen werden, einer thermodynamischen Größe, für die bisher keine experimentelle Technik zur Verfügung stand.
Hannover : Technische Informationsbibliothek u. Universitätsbibliothek
2004
DoctoralThesis
Text
ger
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/167
http://dx.doi.org/10.15488/149
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/167/1/Dissertation%20Schulze%20Wischeler%20genehmigt%20Elektronisch%20Acroba.pdf
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/167/2/license.txt
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0d4f49ccffd4854707ff281467e5e020
CC BY 3.0 DE
quantum Hall effect
phonons
composite fermion
Quanten-Hall-Effekt
Phononen
Composite Fermion
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/32072022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersionddc:510doc-type:DoctoralThesis
Dynamic Optimization of Gas Transmission Networks for Storage of Renewable Energy
Thiedau, Jan
To ensure security of supply in the presence of highly volatile generation of renewable electric energy, extensive storage is required. In this thesis the application of mathematical optimization methods to gas transmission networks with electricity driven compressor stations, operated as electricity storage, is discussed. Therefore, a transient network model that incorporates the gas dynamics described by the isothermal Euler equations as well as technical network elements is introduced and reviewed as coupled systems of hyperbolic balance laws. For optimization problems on networks these PDEs are commonly discretized by finite differences using an implicit box-scheme. The comparison with finite volume simulations, obtained using a high order ADER method, shows that the finite difference approximations represent sufficiently well the gas dynamics for typical flow situations on transmission networks while requiring much less computational effort. The optimization model is then applied to realistic test problems abstracting parts of the German gas transmission network. The results for different price scenarios, which are used as indicator for the availability of renewable energy, show the potential of using pipelines as short term storage for electric energy but also the limitations. The thesis is concluded by a discussion of the recently proposed distributed optimization algorithm ALADIN and its application to the structured gas network optimization problems. Therefore, an implementation of this algorithm as well as the experiences applying it to the introduced model are presented. Compared to a general purpose interior-point method, this approach of exploiting the problem structure shows promising performance for simple examples but fails for more complicated model instances.
Um die Versorgungssicherheit auch bei stark fluktuierender Stromerzeugung aus regenerativen Quellen sicherzustellen, werden umfangreiche Speicher benötigt. In dieser Arbeit wird die Anwendung mathematischer Optimierungsmethoden auf Gasnetze mit elektrisch betriebenen Verdichtern diskutiert, die als Stromspeicher eingesetzt werden sollen. Dafür wird ein transientes Netzmodell, das sowohl die Gasdynamik in Form der isothermen Euler-Gleichungen als auch weitere technische Netzelemente umfasst, eingeführt und anschließend im Kontext von hyperbolischer Erhaltungsgleichungen auf Netzen besprochen. Für Optimierungsprobleme auf Netzen werden diese partiellen Differentialgleichungen üblicherweise mit Finiten Differenzen eines impliziten Boxschemas diskretisiert. Der Vergleich mit den Ergebnissen von Finite-Volumen-Simulationen, die mit einem ADER-Verfahren höherer Ordnung bestimmt werden, zeigt, dass diese Finite-Differenzen-Approximationen die typische Dynamik in Gastransportnetzen genügend genau darstellen und dafür erheblich weniger Rechenaufwand benötigen. Dieses Optimierungsmodell wird dann auf realistische Testprobleme angewendet, die Teile des deutschen Gastransportnetzes abstrahieren. Die Ergebnisse für verschiedene Preissituationen, die als Indikator für das Angebot an erneuerbarer Energie genutzt werden, zeigen das Potential der Nutzung von Gasleitungen als kurzfristiger Stromspeicher aber auch die Einschränkungen. Zum Abschluss dieser Arbeit werden der kürzlich vorgestellte, verteilte Optimierungsalgorithmus ALADIN und seine Anwendung auf die strukturierten Gasnetzoptimierungsprobleme diskutiert. Dazu werden eine konkrete Implementation des Algorithmus und die Erfahrungen aus deren Einsatz für die vorgestellten Netzmodelle präsentiert. Im Vergleich zu einem Standardverfahren zeigt dieser Vorschlag einer Struktur ausnutzenden Lösungsmethode für einfache Beispiele ein vielversprechendes Verhalten, scheitert jedoch für kompliziertere Modellinstanzen.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3207
http://dx.doi.org/10.15488/3177
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3207/1/Dissertation_Thiedau.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
nonlinear optimization
gas transmission networks
hyperbolic balance laws on networks
finite volume schemes
distributed optimization algorithms
Nichtlineare Optimierung
Gastransportnetze
Hyperbolische Erhaltungsgleichungen auf Netzen
Finite-Volumen-Verfahren
Verteilte Optimierungsalgorithmen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/31242022-12-02T07:32:52Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Kontrolle zeitaufgelöster Einzelelektronen-Tunnelprozesse in einem Quantenpunkt
Wagner, Timo
In dieser Arbeit werden zwei verschiedene experimentelle Ansätze untersucht, die stochastischen Fluktuationen (Schrotrauschen) zwischen den Einzelelektronen-Tunnelereignissen in einem Quantenpunkt zu kontrollieren. Die untersuchte Quantenpunktstruktur basiert auf einem zweidimensionalen Elektronengas in einer AlGaAs/GaAs Heterostruktur. Zur zeitlichen Erfassung der Tunnelereignisse kommt ein Quantenpunktkontakt als sensitiver Ladungsdetektor zum Einsatz. Die Fluktuationen werden anhand der Zählstatistik sowie den Verteilungen der Besetzungszeiten und Rückkehrzeiten charakterisiert. Der erste Ansatz (open-loop control) besteht darin, den Einzelelektronen-Tunnelprozess mit einem externen periodischen Antrieb zu synchronisieren. Es wird gezeigt, dass die Synchronisation ein Optimum sowohl als Funktion der externen Antriebsfrequenz als auch des intrinsischen Schrotrausch-Levels durchläuft. Die Existenz des Optimums demonstriert das Auftreten einer Quanten-Stochastischen-Resonanz, da das Schrotrauschen eine intrinsische Eigenschaft des quantenmechanische Tunnelprozesses an sich ist. Im zweite Ansatz (closed-loop control) wird der Einzelelektronen-Tunnelprozess über einen Regelkreises stabilisiert. Dieser basiert auf der Implementierung einer Rück\-kopplung zwischen den zeitlichen Fluktuationen und der Tunnelrate des Quantenpunktes. Durch die Regelung kommt es zum vollständigen Einfrieren der Zählstatistik. Die optimale Rückkopplungsstärke wird in Abhängigkeit der Regelparameter untersucht. Es zeigt sich, je feiner die zeitlichen Fluktuationen vermessen und korrigiert werden, umso effektiver unterdrückt die Regelung das Schrotrauschen.
The present thesis investigates two different experimental approaches to control the stochastic fluctuations (shot noise) between the single-electron tunneling events in a quantum dot. The studied quantum dot structure is formed in a two-dimensional electron gas, based on a AlGaAs/GaAs heterostructure. To resolve the tunneling events temporally, a quantum point contact is utilized as a sensitive charge detector. The fluctuations are characterized by the counting statistics as well as the residence and return time distributions. The first approach (open-loop control) is based on the synchronization of the single-electron tunneling process with an external periodic drive. It is shown that the synchronization runs through an optimum, no matter whether the external driving frequency or the intrinsic shot noise level were tuned. The existence of the optimum indicates the occurrence of quantum stochastic resonance, since shot noise is an intrinsic property of the quantum mechanical tunneling process itself. The second approach (closed-loop control) aims to stabilize the tunneling process by a feedback loop. The implementation is based on a feedback between the temporal fluctuations and the tunneling rate of the quantum dot. The feedback causes freezing of the counting statistics. The optimal feedback strength is examined as a function of the control parameters. It turns out that the more accurate the temporal fluctuations are measured and corrected, the more effectively the shot noise is suppressed.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3124
http://dx.doi.org/10.15488/3094
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3124/1/Dissertation_Timo_Wagner_2017.pdf
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64cf3caece3dd1b4b536c48ffb8dc03c
CC BY 3.0 DE
quantum dot
single-electron tunneling
charge detection
counting statistics
shot noise
quantum stochastic resonance
feedback control
Quantenpunkt
Einzelelektronen-Tunneln
Ladungsdetektion
Zählstatistik
Schrotrauschen
Quanten-Stochastische Resonanz
Rückkopplung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/31682022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Optical AC coupling in the gravitational wave detection band
Kaufer, Steffen
Active laser power stabilization is essential to meet the high laser power stability demands of second generation gravitational wave detectors. To achieve a sufficient shot noise limited performance high optical power needs to be detected in traditional stabilization schemes. This leads to technical complications, for example, those caused by the thermal loads induced in the sensors. Therefore, novel detection schemes for laser power noise become desirable. One of these is Optical AC coupling, which reduces the amount of optical power that needs to be detected in order to reach a certain shot noise limited sensitivity by placing the photodetector in reflection of an optical resonator. To investigate the potential for implementing Optical AC coupling in gravitational wave detectors, different experiments were performed in the 0.3Hz to 60 kHz frequency range, thereby covering the gravitational wave detection band. A dedicated laboratory experiment was designed and set up, allowing for an Optical AC coupling based power stabilization at previously unattained sensitivity. At the core of this experiment is a 1m long, high Finesse optical resonator with a corner frequency of 2 kHz. Detailed noise investigations including effects due to non perfect mode matching were crucial in obtaining the final performance. Furthermore, the potential to increase the power stability of light injected into full scale gravitational wave detectors via Optical AC coupling was explored. For the first time, measurements of the so called Optical AC coupling transfer function of the coupled cavities, formed by the power recycling mirror and the main interferometer, of the Advanced LIGO Livingston and the GEO600 detectors are presented. Experiments towards an implementation of the Optical AC coupling technique into the power stabilization feedback control scheme of GEO600 provided valuable insight into the specific challenges that arise with such an implementation at gravitational wave detectors.
Hannover : Insititutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3168
http://dx.doi.org/10.15488/3138
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3168/1/PhD_Kaufer_2018.pdf
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386d44f605ed9f1a6f10b01b83e4087a
Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
shot noise
Optical AC coupling
Gravitational waves
active laser power stabilization
Schrotrauschen
Gravitationswellen
Laserleistungsstabilisierung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/32042022-12-02T08:05:50Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Electronic transport in quasi-1D atomic wires
Edler, Frederik
Tegenkamp, Christoph
Durch selbstorganisiertes Wachstum entstandene atomare Drähte sind Prototypen von 1D-Systemen zum Studium grundlegender Aspekte, z.B. CDW, Peierls Instabilitäten, oder der Übergang von einem Fermi- zu einem Luttinger Flüssigkeitsverhalten. Darüber hinaus könnten die besonderen Wechselwirkungen zwischen Ladung, Spin und Gitter zu interessanten Anwendungen in zukünftigen nanoelektronischen Geräten führen. In dieser Arbeit werden drei stark diskutierte atomare Drahtsysteme analysiert mittels eines 4-Spitzen STM/SEM Systems. Der erste Teil dieser Arbeit behandelt die In/Si(111)-(4x1) Rekonstruktion, die als Vergleichssystem zum Verständnis von 1D atomaren Kettensystemen dient. Das System zeigt ein stark anisotropes Transportverhalten und einen temperaturabhängigen MIT. Obwohl das System seit zwei Jahrzehnten intensiv untersucht wird, gibt es immer noch offene Fragen, z.B. die Wirkung von durch Adsorption (z.B. Sauerstoff) induzierten Defekten auf den MIT. Es stellt sich heraus, dass die Empfindlichkeit gegenüber Defekten eine Größenordnung erhöht werden kann, wenn die Transportexperimente in endlich begrenzten Gebieten durchgeführt werden. Darüber hinaus zeigt sich in sauerstoffadsorptionsabhängigen Transportmessungen nicht nur eine Reduktion der Leitfähigkeit entlang der Richtung der Atomketten, sondern auch eine Abnahme in der senkrecht Richtung. Über dieses wurde noch nicht vorher berichtet und deutet auf eine effektive interwire Kopplung zwischen den Ketten in Übereinstimmung mit zusätzlichen DFT-Berechnungen hin. Der zweite Teil der Arbeit konzentriert sich auf Au-induzierte Drahtstrukturen auf Si(hhk)-Substraten. Diese Strukturen haben kürzlich eine große Aufmerksamkeit auf sich gezogen wegen ihrer ausgeprägten magnetischen Ordnung, die eine 2D Quanten-Spin-Flüssigkeit nachbildet. Die Si(553)-Au und Si(557)-Au Oberflächen werden sorgfältig während der in-situ Adsorption von molekularen Sauerstoff analysiert. Hierbei wird der Transport in Kombination mit LEED und DFT-Berechnungen in Bezug auf die verschiedenen Strukturbausteinen (Au-Ketten, Si-Adatom-Kette, Si-HC-Kante) diskutiert. Es zeigt sich, dass der Ursprung für die metallischen Oberflächenbänder entlang der Drähte unterschiedlicher Natur ist. Während die Si(553)-Au Oberfläche immun gegenüber Sauerstoffadsorption ist, zeigt die Si(557)-Au eine starke Abnahme der Leitfähigkeit entlang der Ketten. Zusätzlich wurde der MIT dieser Systeme untersucht. Hierbei wurde ein besonderer Fokus auf die Si(553)-Au Rekonstruktion gesetzt. Innerhalb einer LEED Messung zeigt sich, dass die x3-Periodizität einen strukturellen Phasenübergang bei TC=100 K besitzt, d.h. dass die Periodizität entlang der Ketten verschwindet. Im Gegensatz hierzu zeigen die Transportdaten eine Restleitfähigkeit entlang der Ketten unterhalb TC, welches einen MIT assoziiert mit der x3-Rekonstruktion ausschließt. Der letzte Teil der Arbeit analysiert die Transporteigenschaften von TbSi2-Nanodrähten, die auf vicinalem Si(001)-Substrat gewachsen wurden. Selteneerden-Silizid-Nanodrähte sind im allgemeinen sehr vielversprechend für die Industrie für eine weitere Herunterskalierung Si-basierten Verbindungen innerhalb der CMOS-Technologie, da die Drähte sehr lang (mehrere µm) und extrem dünn (wenige nm) gewachsen werden können. Eine kombinierte STM- und Transportstudie zeigt, dass der spezifische Widerstand stark abhängig ist von der Höhe der Drähte und dieser erhöht ist für kleine Höhen. Die Daten können durch ein theoretisches quasi-klassisches Modell unter Berücksichtigung der Oberflächenrauigkeit und der lateralen Oberflächenkorrelation beschrieben werden.
Hannover : Insititutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3204
http://dx.doi.org/10.15488/3174
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3204/1/Thesis.pdf
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2e0e2a7e9e3fda1767a4fb185e3dfbb3
Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
atomic wires
electronic transport
quasi-1D
atomare Drähte
elektronischer Transport
quasi-1D
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/32902022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
A new tool for ultra-trace analysis of radionuclides : setup, optimization and characterization of the resonant laser-SNMS system for IRS Hannover
Franzmann, Michael
Walther, Clemens
Geochemical behavior and transport mechanisms of anthropogenic radionuclides in natural systems are of major importance to evaluate their distribution at contaminated areas and storage sites and for reliable estimation and reduction of radiation hazards for affected, inhabited areas. The research project SIRIUS focuses on the influence of the formation of radionuclide containing nanoparticles and sorption processes of radionuclides in different geological formations. The analysis of composition, spatial distribution and localization of hot particles, sorption and migration processes of trace amounts of radionuclides requires an excellent suppression of organic matrix material and isobaric contamination in combination with high spatial resolution while maintaining the natural structure of the sample. The new resonant Laser-SNMS system at the Institute for Radioecology and Radiation Protection (IRS) in Hannover was developed to meet those demands by an extension of the non-destructive spatially resolved analysis of a static TOF-SIMS with the high element selectivity of resonant laser ionization. This system was planned based on a test installation at the Institute for Nuclear Chemistry of the University Mainz. The herein presented PhD project comprises the development and installation of a dedicated Ti:sapphire laser system and the adaption, optimization and full characterization of the Laser-SNMS system as well as the first analytical measurements. The Ti:sapphire laser system was modified in collaboration with the LARISSA group at the Institute of Physics in Mainz to fulfill all requirements for laser post-ionization of a sputtered neutral particle cloud. Besides mechanical modifications of the conventional TOF.SIMS 5 by IONTOF to provide access for the focused laser beams, the operational parameters of the TOF mass analyzer required an optimization for Laser-SNMS application. The complexity of the strongly correlated operational parameters necessitated a simulation-based approach, that included the simulation of the sputtered neutral particle cloud, the complete mass analyzer geometry and the resulting ion trajectories of the laser ions through the mass spectrometer. The results of this optimization lead to a gain of Laser-SNMS ion signal and improve the measurement conditions as demonstrated during several tests with uranium, plutonium and technetium samples. The characterization measurements of synthetic samples create a solid basis for future radioanalytical tasks and enabled determination of the influence of laser ionization and of the sensitivity achievable for ultra-trace analysis. The Laser-SNMS mass spectra of synthetic uranium, plutonium and technetium samples demonstrated the expected gain for the signal-to-background ratio in comparison to conventional SIMS. First analytical measurements verify the sufficient suppression of interfering elements and molecular constituents in the sample and prove the applicability of resonant Laser-SNMS on environmental samples. Furthermore, with the ability to record the starting location of every detected resonant laser ion, it was possible to create isotope selective images of hot particles in environmental sample material.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
BMBF/Grundlagenforschung Energie 2020+; Nukleare Sicherheitsforschung: Entsorgung/02 NUK 044A/EU
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3290
http://dx.doi.org/10.15488/3260
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3290/1/Dissertation.pdf
90e85f7d9cf13892817b7ec18da866cb
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3290/2/license.txt
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2762574cba7f8f024af80c24f178b05a
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3290/5/Dissertation.pdf.txt
4967598477b6d98df5d0c414fa35964e
CC BY 3.0 DE
Laser-SNMS
Resonant laser ionization
Ultra-trace analysis
Laser-SNMS
Resonante Laserionisation
Ultraspurenanalyse
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::551 | Geologie, Hydrologie, Meteorologie
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Characterization and evaluation of GPS PPP techniques for optical clock comparisons
Leute, Julia
The suitability of an improved GPS time and frequency transfer technique, Integer Precise Point Positioning (IPPP), for the frequency comparison of optical clocks on the 1e−16 level was investigated. An optical fiber link established between Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) and Laboratoire national de métrologie et d’essais - Système de Références Temps-Espace (LNE-SYRTE), which due to its superior stability and accuracy serves as the ground truth, was used to characterize the PPP and IPPP links between both institutes. For two different GPS stations at LNE-SYRTE, the agreement between the IPPP link and the optical fiber link was (−0.34 ± 2.66)e-16 and (−0.23 ± 0.57)e−16 for an averaging time of 1.2e6 s and 0.9e6 s respectively. Direct remote frequency comparisons of 171-Yb ion clocks developed at PTB and National Physical Laboraty (NPL) via IPPP links were performed. The impact of frequent dead time due to the limited duty cycle of the clocks on the statistical uncertainty of the clock comparison via GPS link was studied. A method to optimize the statistical uncertainty of the clock comparison was applied that uses flywheel oscillators to bridge the frequent dead time. The average fractional frequency deviation of the clocks based on the electric quadrupole transition in the 171-Yb ion was y(PTB)−y(NPL)=(−1.46 ± 0.55)e−15 including the systematic uncertainties of the optical clocks. A systematic frequency offset, not accounted for in the systematic uncertainty budgets was observed. For the clocks based on the electric octupole transition, the average fractional frequency deviation was y(PTB)−y(NPL)=(−0.1 ± 3.1)e−16, no systematic frequency offset was observed.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3331
http://dx.doi.org/10.15488/3301
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3331/1/Thesis_final.pdf
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3331/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3331/3/Thesis_final.pdf.txt
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CC BY 3.0 DE
frequency transfer
GPS
Precise Point Positioning
optical clock
Frequenztransfer
GPS
Precise Point Positioning
Optische Uhr
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/34492022-12-02T08:12:00Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Thickness determination of melanocytic nevi by means of optical coherence tomography
Varkentin, Arthur
This thesis presents a fast, reliable, and non-invasive method for in vivo thickness determination of melanocytic nevi, and melanomas in particular. Such a tool is highly desirable for clinical dermatology as it may facilitate the identification of surgical melanoma margins, determine if a sentinel node biopsy should be performed or not, and, thus, reduce the number of surgical interventions for patients. In this work, optical coherence tomography (OCT) is evaluated for quantitative in vivo preoperative assessment of the melanocytic skin infiltration depth. Comparison with the Breslow tumor thickness obtained from subsequent histopathology as the gold standard reveals that non-invasive OCT can determine the infiltration depth of melanocytic lesions preoperatively and in vivo with an accuracy comparable to invasive histopathology measurements on skin biopsies. Moreover, OCT can produce volumetric images of the lesion giving access to lateral and axial dimensions after applying an image segmentation algorithm. Successive OCT measurements allow for growth tracking of the invisible parts below the skin surface and the evolution of the lesion infiltration depth. In addition, a multimodal measuring device for rapid, noninvasive in vivo skin cancer screening is presented, combining three optical modalities: OCT and optoacoustics (OA) to provide precise tumor depth determination with a Raman spectroscopic modality capable of detecting the lesion type and, thus, providing diagnostic capability. Both setups, OA and Raman, use wide field skin illumination to ensure compliance with Maximum Permissible Exposure (MPE) requirements for clinical use. The Raman signal is collected via the OCT scanning lens to maximize the signal-to-noise ratio (SNR) of the measured signal. OCT is used to optically determine the tumor thickness and for volumetric imaging whereas optoacoustics utilizes acoustic signals generated by optical absorption contrast for thickness determination at potentially higher penetration depths compared to OCT. Results of first clinical trials using the described setup are also presented in this work. The measured lesion depth is in good agreement with histology results, while Raman measurements show distinctive differences between normal skin and melanocytic lesions, and, moreover, between different skin areas. For future work, approaches are discussed to validate the setup for reliable detection of pathophysiological parameters, morphology and thickness of suspicious skin lesions.
Die vorliegende Dissertation präsentiert eine Methode zur schnellen, zuverlässigen in vivo Dickenbestimmung von melanozytären Nevi. Ein derartiges Instrument ist für die klinische Dermatologie höchst wünschenswert, da es die Identifizierung von chirurgisch relevanten Melanom-Rändern erleichtert und der Dermatologe schneller bestimmen kann, ob eine Lymphknoten-Biopsie durchgeführt werden sollte oder nicht. Dies würde die Anzahl der chirurgischen Eingriffe für die Patienten signifikant verringern. In dieser Arbeit wird die optische Kohärenztomographie (OCT) zur präoperativen in vivo Messung der melanozytären Hautinfiltrationstiefe evaluiert. Ein Vergleich mit der Breslow-Tumordicke, die aus der nachfolgenden histopathologischen Analyse, dem Goldstandard, erhalten wurde, zeigt, dass die nicht-invasive OCT-Messung die Infiltrationstiefe von melanozytären Läsionen präoperativ mit einer Genauigkeit messen kann, die mit einer invasiven histopathologischen Messung vergleichbar ist. Darüber hinaus kann das OCT volumetrische Bilder der Läsion erzeugen, die nach Anwendung eines Bildsegmentierungsalgorithmus Zugang zur lateralen und axialen Ausdehnung gewähren. Wiederholte OCT-Messungen ermöglicht so eine Verfolgung des Läsionswachstums unterhalb der Hautoberfläche und insbesondere des Dickenwachstums. Darüber hinaus wird ein multimodales Messsystem zur schnellen, nicht invasiven in vivo Hautkrebs-Früherkennung vorgestellt. Es kombiniert drei optische Modalitäten: OCT und Optoakustik (OA) zur präzisen Bestimmung der Tumortiefe und Raman-Spektroskopie, die den Läsionstyp erfassen kann und Diagnosefähigkeiten bereitstellt. Beide Geräte, OA und Raman, verwenden eineWeitfeld-Hautbeleuchtung, um die Einhaltung der maximalen zulässigen Expositionsanforderungen (MPE) für die klinische Verwendung sicherzustellen. OCT wird zur optischen Bestimmung der Tumordicke und zur volumetrischen Bildgebung verwendet, während die OA akustische Signale einsetzt, die durch optischen Absorptionskontrast für die Dickenbestimmung mit höheren möglichen Eindringtiefen im Vergleich zu OCT erzeugt werden. Ergebnisse einer präklinischen Studie sind ebenfalls Teil dieser Arbeit. Die gemessenen Läsionstiefen stimmen gut mit den histologischen Ergebnissen überein, während die Raman-Messungen deutliche Unterschiede zwischen normaler Haut und melanozytären Läsionen und zwischen verschiedenen Hautbereichen zeigen. Für zukünftige Anwendungen werden konkrete Ansätze diskutiert, um den Aufbau für den zuverlässigen Nachweis pathophysiologischer Parameter, Morphologie und Dicke verdächtiger Hautläsionen zu validieren.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3449
http://dx.doi.org/10.15488/3419
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3449/1/Dissertation.pdf
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3209570604f2454c9c2fcc589c72218f
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optical coherence tomography
human skin
in vivo
skin cancer
tumor margin assessment
medical device
multimodal
optics measurement system
optische Kohärenztomographie
menschliche Haut
in vivo
Hautkrebs
Tumor Sicherheitsabstand
medizinisches Instrument
multimodal
optisches Messsystem
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/34532022-12-02T08:12:00Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Translation invariant quantum walks with discrete symmetries
Stahl, Christoph
Quantum walks are discrete-time evolutions of single particles on lattices that transfer the concept of classical random walks to quantum theory. Topological insulators are objects that promise symmetry-protected edge-states for transportation along the edge. Together, both subjects lay the foundation to a description of new materials that may be used e.g. for quantum computation or transport. In this thesis, we study topological phases in quantum walks. Given a representation of the discrete symmetry groups of the tenfold way, we develop a topological classification which distinguishes three symmetry indices whose values lie in the group of integers, the group of two elements, or the trivial group, depending on the symmetry type under consideration. The classification is applicable to quantum walks that are gapped at the symmetry-protected points. All symmetry indices are proven to be stable under norm-continuous perturbations, but only two of the three indices are invariant under compact non-continuous perturbations. These two indices describe the asymptotic behaviour far to the left and far to the right, respectively. The third index reflects whether a compact perturbation can be performed in arbitrarily small steps without violating the symmetries. Given two walks in the same phase (i.e. the symmetry indices coincide), we show that there is a norm-continuous path of walks in that phase that connects them. This renders the set of invariants we introduced complete. Our theory covers translation invariant bulks as well, where we prove that the third index vanishes and the left- and right indices add up to zero. Hence these systems are fully classified by the right index alone. Joining two bulks in different phases (one left, one right), we show that eigenvalues emerge in the gap (bulk-boundary correspondence), whose eigenfunctions decay exponentially away from the boundary. Since our theory does not demand translation invariance at all, these composed systems are still described by our general classification. Restricting to the translation invariant case, we express the symmetry index as a winding number of a loop in momentum space. Within this restricted class, we prove that our classification is complete as well.
Quantenwalks sind diskrete Zeitentwicklungen von Einteilchen-Gittersystemen, die Konzepte klassischer Random Walks in die Quantentheorie übertragen. Topologische Isolatoren versprechen Randzustände für Transport an Grenzflächen, die topologisch geschützt sind. Zusammengenommen bilden beide Themengebiete die Grundlage für eine Beschreibung vollkommen neuartiger Materialien, die z.B. für Quantum Computation oder elektrischen Transport genutzt werden könnten. Diese Arbeit behandelt topologische Phasen in Quantenwalks. Mithilfe dreier Symmetrieindizes entwickeln wir eine Klassifikation topologischer Quantenwalks, deren Werte je nach Darstellung der Symmetriegruppe des Tenfold Way in der Gruppe der ganzen Zahlen, der Gruppe mit zwei Elementen oder der trivialen Gruppe liegen. Die Klassifikation lässt sich auf Quantenwalks mit spektraler Lücke um die topologisch geschützten Punkte anwenden. Die Robustheit gegenüber normstetigen Störungen wird für alle Symmetrieindizes gezeigt, doch nur zwei der drei Indizes sind invariant unter kompakten nichtstetigen Störungen. Diese zwei Indizes beschreiben jeweils das asymptotische Verhalten weit links und weit rechts. Der dritte Index zeigt an ob eine kompakte Störung in beliebig kleine Schritte zerlegt werden kann ohne die Symmetrien zu verletzen. Wir zeigen, dass zwei Quantenwalks in der gleichen topologischen Phase normstetig innerhalb der Menge der Quantenwalks dieser Phase verbunden werden können. Dies beweist die Vollständigkeit der Indizes. Für translationsinvariante Quantenwalks gelingt es zu zeigen, dass der dritte Index verschwindet, und sich die links und rechtsseitigen Indizes zu 0 addieren. Daher werden diese Systeme vom rechten Index allein bereits vollständig bestimmt. Wir beweisen die Volumen-Rand-Korrespondenz, welche exponentiell abfallende Eigenzustände mit Eigenwerten in der Lücke vorhersagt, wenn man Systeme in unterschiedlichen Phasen kombiniert. Diese Systeme werden ebenfalls von unserer Klassifikation beschrieben. Ferner gelingt es im translationsinvarianten Fall den Symmetrieindex als Windungszahl über der Brillouin-Zone darzustellen. Außerdem beweisen wir die Vollständigkeit des Index in diesem Fall.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3453
http://dx.doi.org/10.15488/3423
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3453/3/thesis.pdf
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c71fef8df038b75490d5ecff13d5a996
CC BY 3.0 DE
quantum walks
topological phases
bulk-boundary correspondence
Quantenwalks
topologische Phasen
Volumen-Rand-Korrespondenz
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Optimal template placement for searches of gravitational waves from precessing compact binary coalescences
Indik, Nathaniel
A new field of astronomy was opened up on Monday September 14th 2015, when the first detection of a Gravitational Wave was observed, GW150914. So far there have been no observations of gravitational waves produced from neutron-star--black-hole mergers. The observation of a neutron-star--black-hole merger would be significant because it would provide another way to study how compact binary coalescence gravitational wave signals relate to companion electromagnetic and neutrino emission signals. The difficulty in detecting precessing neutron-star--black-hole binaries (systems that allow for the full range of physical spin configurations) is that template banks for these precessing compact binary coalescence systems require many more templates than compact binary coalescence template banks that have been implemented previously. The purpose of the work presented in this thesis is to both improve the construction and efficiency of compact binary coalescence template banks. Template bank construction in the high dimensional precessing compact binary coalescence parameter spaces is complicated by the absence of a known analytic expression of mismatch inspiral-merger-ringdown metric. Previously, these restraints only permitted the use of the inefficient and slow to converge stochastic template placement algorithms. In this thesis, I constructed a template bank, the face-on-precessing template bank, over a subspace of this precessing neutron-star--black-hole template bank parameter space. I accomplished this by implementing a new algorithm for speeding up the convergence of the stochastic placement of these templates. I found that this subspace required 53 times more templates than the aligned-spin bank. Additionally, I developed an alternative template placement algorithm, the template nudging algorithm, to reposition compact binary coalescence templates into more effectual configurations in order to eliminate the effect of gridlines, artificially dense regions of the bank, that are characteristic of the hybrid template bank construction methods previously implemented in LIGO-Virgo compact binary coalescence searches. Finally, I developed a technique for constructing flat coordinates for compact binary coalescence template placements in high dimensional parameter spaces to ease in the construction of a fully precessing compact binary coalescence template bank.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3442
http://dx.doi.org/10.15488/3412
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3442/1/Indik_thesis_final.pdf
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da2c4e61f2f6361bdc346d924902dffb
CC BY 3.0 DE
Gravitational waves
Black holes
Precession
Template
Gravitationswellen
Schwarze Löcher
Praezession
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Improving the seismic isolation for the AEI 10 m prototype
Bergmann, Gerald
The first detection of gravitational waves (GWs) on September 14, 2015 as well as the subsequent observations brought forth a new era in astronomy, which offers new insights into the nature of the universe. Future GW observatory networks, with even higher sensitivity, will make GW observations a routine occurrence. Test facilities, such as the AEI 10m prototype, provide an environment for developing novel technologies for these future detectors. The AEI 10m prototype offers a low noise environment, ideal for performing high precision physics, such as measurements at and below the standard quantum limit (SQL) of interferometry, a regime so far largely unexplored. At low frequencies, seismic noise is a major limitation for ground-based GW detectors, where isolation from environmental vibration is crucial. This thesis presents the performance analysis of and improvements to the AEI 10m prototype Seismic Attenuation System (AEI-SAS). The fundamental resonance frequencies of optic suspensions of the AEI 10m prototype are between 0.5Hz and 30Hz, a frequency band in which efficient vibration reduction is essential. Three individual AEI-SAS units provide vibration isolation to the three optical tables which support the suspensions and other optical mechanics of the AEI 10m prototype. This system decouples the payload from ground vibration in six degrees of freedom by means of low fundamental resonance frequencies and a low active-bandwidth isolation scheme. The scheme employs Inverted-Pendulum (IP)-legs to provide horizontal vibration attenuation and Geometric Anti-Spring (GAS)-filters to provide vertical isolation. Two AEI-SAS units were assembled and implemented in the AEI 10m prototype. A detailed analysis of these units revealed their mechanical limitations. Internal resonances, in particular, severely reduced their isolation performance above 8Hz. As a solution, several design improvements, such as an additional well damped isolation stage, inertial damping structures, a new IP-leg design, and a stiffer GAS-filter support structure were suggested in the scope of this work. The former two improvements were implemented in the first two AEI-SAS units. The third AEI-SAS unit employs all the improvements listed above. A revised GAS-filter tuning technique further improved its high vertical isolation performance at frequencies above 30Hz. Performance tests of the first two AEI-SAS units now show improvement in passive isolation from ground motion by a factor of about 400 in the horizontal direction at 4Hz and in the vertical direction at 9Hz. Internal resonances limit the isolation performance above 30Hz. The amplitude of the internal resonances, however, is reduced by up to a factor of 75 by means of the inertial damping structures. The third AEI-SAS unit's internal modes have been stiffened to a lowest resonance frequency of 54Hz. The AEI-SAS, therefore, now provides substantial passive isolation at all the fundamental mirror suspension resonances. The improvement in passive performance allow the implementation of an enhanced active low frequency isolation, since internal resonances strongly influence the control loop design. Active isolation reduces the payload motion efficiently in the frequency band around the AEI-SAS's fundamental resonances. Future upgrades, such as the implementation of horizontal low-noise table top sensors, will further enhance the active performance of all three units. The improvements to the AEI-SAS, developed in the scope of this thesis, have potential benefits for GW detectors and other experiments requiring low seismic noise conditions. The studies presented here influence and guide the design of future vibration isolation systems for high precision measurements in general and ground-based gravitational wave observatories in particular.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3359
http://dx.doi.org/10.15488/3329
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Ground-based gravitational wave detection
AEI 10m prototype
seismic isolation
Erdgebundene Gravitationswellenmessung
Seismikisolation
AEI 10m Prototyp
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Gravitational-wave astronomy with compact binary coalescences : from blip glitches to the black hole area increase law
Cabero Müller, Miriam Anabel
The beginning of gravitational-wave astronomy dates from the 14th of September 2015, when the Laser Interferometer Gravitational-wave Observatories (LIGO) measured a gravitational wave for the first time. This signal originated from a pair of merging black holes, providing direct confirmation of the existence of binary systems formed by two black holes. To date, a total of five confirmed and one candidate gravitational-wave signals from binary black holes have been announced. Furthermore, a gravitational-wave signal from a neutron star binary has been observed jointly with electromagnetic radiation. These observations entail a breakthrough in the astronomy of compact binaries and provide insight into highly relativistic systems. In this work we cover several areas from the gravitational-wave astronomy of compact binary coalescences. We begin by introducing data analysis techniques used during the second generation of ground-based gravitational-wave observatories. Using real results from astrophysical signals, we explain the procedures to estimate the statistical significance of gravitational-wave signals. We observe a specific type of short noise transients in the data, commonly known as blip glitches, that is particularly harmful for transient gravitational-wave searches. Here we introduce a method to identify occurrences of blip glitches. With the results obtained, we investigate the origin of these noise transients and present here the current state of these investigations. Astrophysical gravitational-wave signals allow for tests of general relativity that would otherwise not be possible. For instance, the ringdown phase of a compact binary coalescence is characteristic of the nature of a Kerr black hole. With Bayesian inference and using only this ringdown signature, we develop a method to estimate the parameters of the remnant black hole after a binary coalescence. This method lays the foundations to perform tests of the no-hair theorem and of the black hole area increase law. In this work we focus on the latter, for which we also need to use the inspiral signature of the coalescence. We devise a well-defined condition for the end of the inspiral stage by combining information from post-Newtonian theory with the exact Kerr test-mass limit. Our result is called the hybrid MECO (Minimum Energy Circular Orbit). We develop a method to test the area increase law in which this hybrid MECO is used to separate the inspiral part of the signal and measure the initial parameters of the binary. Comparing the inspiral measurements with the ringdown parameters on a simulated signal, we find that the area theorem could be confirmed to ~74.6% confidence with current sensitivity. This result can improve to ~99.9% confidence using future design sensitivities.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3452
http://dx.doi.org/10.15488/3422
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a84355ee4006d4955d3b626e1303dfef
CC BY 3.0 DE
blip glitches
ringdown
hybrid MECO
area theorem
Black holes
PyCBC
Flächenvergrößerungsgesetz
Schwarze Löcher
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Asymptotics for subcritical fully nonlinear equations with isolated singularities
Zhang, Wei
In dieser Dissertation betrachten wir die Gleichung $$\sigma_k(A^u) = u^{\left(p-\frac{n+2}{n-2}\right)k}, wobei $n\ge 3$ und $ p \in \left(\frac n{n-2} , \frac{n+2}{n-2}\right). Dabei ist $\sigma_k$ das $k$-te elementarsymmetrische Polynom in den Eigenwerten von $A^u$ und $$A^u = -\frac2{n-2} u^{-\frac{n+2}{n-2}}D^2u + \frac{2n}{(n-2)^2} u^{-\frac{2n} n-2}} \nabla u \otimes \nabla u - \frac2{(n-2)^2}u^{-\frac{2n}{n-2}}|\nabla u|^2 I,$$ wobei $\nabla u$ den Gradienten von $u$ und $D^2u$ die Hessesche Matrix bezeichnen. Diese Gleichung ergibt sich in natürlicher Weise aus dem $\sigma_k$-Yamabe-Problem. Für $k=1$ erhalten wir $$-\Delta u =u^p;$$ dies ist einfach eine klassische subkritische semilinear-elliptische Gleichung. Für $1\le k<\frac n2$ zeigen wir, dass eine zulässige Lösung dieser Gleichung mit nicht-hebbarer isolierter Singularität asymptotisch gleich einer radialen Lösung ist. Mit Hilfe einer genauen Analyse der linearisierten Gleichung sind wir dann in der Lage, asymptotische Entwicklungen höherer Ordnung für die Lösungen zu zeigen. Diese Resultate verallgemeinern die früheren bahnbrechenden Arbeiten von Caffarelli, Gidas und Spruck. Als Beiprodukt erhalten wir Schoens Harnack-Ungleichung in Euklidischen Kugeln, das asymptotische Verhalten ganzer Lösungen. Basierend auf dem asymptotischen Verhalten erhalten wir einen weiteren Beweis des Liouville-Satz von Li und Li.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3457
http://dx.doi.org/10.15488/3427
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3457/1/thesis.pdf
b7c14e261b8596d8ac4c632f7648d9fc
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3457/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3457/3/PhD%20thesis%202.pdf.txt
11088ac1566427d0fe7741494ab82165
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3457/5/thesis.pdf.txt
39e14abdd0e3aab8125dd56081fe87c2
CC BY 3.0 DE
asymptotic behavior
fully nonlinear equations
isolated singularities
asymptotisches Verhalten
vollständig nichtlineare Gleichungen
isolierte Singularitäten
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Ways to stop mirrors from moving unnecessarily : design of advanced gravitational wave detectors
Adya, Vaishali Badrish
Now that we have entered an era of gravitational wave astronomy, gravitational wave detectors are expected to detect several events a month (or more) in the near future. The current ground based detectors are undergoing upgrades, and future gravitational wave detectors, using exotic techniques and aiming at better sensitivity with lower noise contributions, are under consideration. To maintain strain sensitivity, precise control of various interferometric degrees of freedom in the detectors is required. The core work of this thesis involves the analysis of a sensing and control scheme for a third generation gravitational wave observatory, the Einstein Telescope (ET). A novel technique that will allow us to sense all the longitudinal degrees of freedom of the interferometer independently has been proposed in this thesis. Assuming conservative servo designs, a shot noise limited displacement noise budget for the low frequency part of ET (ET-LF) has been simulated using the simulation tools Finesse and SimulinkNb. It is thus shown that the control scheme does not inject additional sensing noise from auxiliary degrees of freedom into the measured gravitational wave strain channel. The simulated demonstration of the controllability of ET-LF with the new GHz control scheme is an important finding as current detectors are limited by control noise in the low frequency (< 10 Hz) regime. The new technology should be tested thoroughly to ensure that it can be incorporated into detectors. The new sensing scheme proposed for ET-LF can be tested and tweaked for low noise operation at the AEI 10m prototype before transferring the technology to full-scale detectors. In this thesis, a control scheme was developed to independently sense and control the three longitudinal degrees of freedom of the AEI 10m prototype using a GHz sub-carrier. The sum of the control noise from all the loops was shown to be below the quantum noise limit predicted for the AEI 10m prototype. The sensing scheme presented for ET-LF could also be tested in GEO600 since this detector presently suffers from signal recycling cavity length (SRCL) control noise. Different fundamental questions may be addressed by deploying the new sensing scheme at AEI 10m prototype versus GEO600. While the scheme implemented through the input port of the interferometer at the AEI 10m prototype would allow us to understand the influence of cavity stability parameters on control signals, the scheme implemented through the dark port of GEO600 (as proposed for ET-LF) provides answers for the mitigation of the SRCL control noise in the interferometer.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3460
http://dx.doi.org/10.15488/3430
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3460/1/thesis_va.pdf
92a228e32ca51a7dc0ec4cb43269d880
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3460/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3460/3/thesis_va.pdf.txt
7fcee4d4d09096d5aba3908d69357929
CC BY 3.0 DE
gravitational wave detectors
interferometer simulations
control noise
Gravitationswellendetektoren
Interferometersimulationen
Regelungsrauschen
Gravitationswellen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/34562022-12-02T08:05:51Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Improved post-processing in searches for continuous gravitational waves and a model for transient continuous gravitational wave emission from neutron star glitches
Singh, Avneet
Papa, Maria Alessandra
(english) Gravitational waves (GW) are tiny oscillations in the fabric of space-time, first hypothesised within the framework of Einstein’s General theory of Relativity (GR) a little more than 100 years ago. The first direct detection of gravitational waves (GW150914) was made on Sept. 14, 2015 by the two LIGO detectors in Hanford and Livingston. In this path-breaking discovery, the first GW observation revealed a coalescence of two black holes in a binary orbit. Besides compact binary systems, isolated rotating neutron stars with physical asymmetries are also expected to emit GW; in this case, the emission is in the form of long lasting nearly monochromatic continuous gravitational waves (CW). In addition to these standard CW, transient-continuous gravitational waves (tCW) are another subset within the category of CW, characterised by their relatively shorter duration timescales. CW and tCW are considered to bear an important and direct association with the internal dynamics of neutron stars, such as their elusive equations of state. Unfortunately, no direct detections of CW have yet been made despite their enormous importance to astrophysics and astronomy. This thesis encompasses several aspects of the science surrounding CW and tCW, such as the source-modeling and the emission mechanisms for tCW, searches for CW, and improvements to the post-processing methods in the deepest searches for CW. In source-modeling, we address the dynamics during the post-glitch relaxation phase of a neutron star and estimate the extent of tCW emission expected to occur via the process of Ekman pumping. We explore multiple GW emission channels, and compare the physical expectation with the current and future detection capabilities of the LIGO detectors. This thesis details the first high-frequency search in LIGO’s fifth science run data, which is one of the very few CW searches targeting the high-frequency bandwidth of the LIGO spectrum. We report no detection and quote the strictest upper-limits from the fifth science run. We also present a new clustering algorithm aimed at reducing the computational cost of hierarchical multi-stage follow-up search schemes. This new procedure adaptively analyses the topology of the data and offers a novel way to cluster contrasting densities of candidates from broad parameter space grid-based searches. This allows us to lower the threshold and gain sensitivity when operating at a fixed computing budget. Lastly, we describe the procedure for setting the upper-limits on the continuous gravitational wave amplitudes in the latest CW searches on the Einstein@Home volunteer distributed computing project. This procedure is robust in its implementation and details the uncertainty measurement in the final upper-limit statements quoted by the respective searches.
(deutsch) Gravitationswellen (GW) sind winzige Schwingungen in der Struktur der Raumzeit und wurden erstmals vor etwas mehr als 100 Jahren im Rahmen der Einstein’schen Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen (GW150914) gelang am 14. September 2015 durch die zwei LIGO-Detektoren in Hanford und Livingston. In dieser bahnbrechenden Entdeckung enthüllte die erste Beobachtung von Gravitationswellen eine Verschmelzung zweier einander umkreisender schwarzer Löcher. Abgesehen von kompakten Binärsystemen wird auch von isoliert rotierenden Neutronensternen mit physischer Asymmetrie erwartet, dass diese GW emittieren. In diesem Fall wird die Emission in Form lang anhaltender, fast monochromatischer und kontinuierlicher Gravitationswellen (CW) vorhergesagt. Zusätzlich zu diesen Standard-CW sind flüchtig-kontinuierliche Gravitationswellen (tCW) eine weitere Unterklasse der Klasse der CW und werden charakterisiert durch ihre vergleichsweise kürzere Lebensdauer. CW und tCW werden als wichtige und direkte Verbindung zur internen Dynamik der Neutronensterne wie der schwer fassbaren Zustandsgleichung angesehen. Unglücklicherweise ist bisher trotz der enormen Bedeutung für die Astrophysik und Astronomie noch keine direkte Entdeckung einer CW gelungen. Diese Arbeit umfasst mehrere Aspekte der Wissenschaft um CW and tCW wie die Modellbildung von Quellen und die Emissionsmechanismen von tCW, sowie Suchen nach CW und Verbesserungen der Nachbereitungsmethoden in den empfindlichsten Suchen nach CW. Bei der Modellbildung von Quellen befassen wir uns mit der Dynamik während der Post-Glitch-Erholungsphase eines Neutronensterns und schätzen den Umfang der zu erwartenden tCW-Emission ab, die im Verlauf des Ekman-Pumpens auftritt. Wir untersuchen zahlreiche GW-Emissionskanäle und vergleichen die physikalischen Erwartungen mit dem gegenwärtigen und zukünftigen Nachweisvermögen der LIGO-Detektoren. Diese Arbeit beschreibt detailliert die erste Hochfrequenz-Suche in den Daten von LIGOs fünftem Beobachtungslauf, welche eine unter sehr wenigen CW-Suchen ist, die auf das Hochfrequenz-Band des LIGO-Spektrums ausgerichtet ist. Wir haben keinen Nachweis erzielt und geben die strengsten Obergrenzen für den fünften Beobachtungslauf an. Auβerdem präsentieren wir einen neuen Gruppierungsalgorithmus, der darauf abzielt Rechenkosten der hierarchischen, mehrstufigen Methoden der Nachbearbeitung zu reduzieren. Dieses neue Verfahren analysiert die Topologie der Daten adaptiv und ermöglicht es sich abhebende Dichten von Kandidaten zu gruppieren, die aus Gitter-basierten Suchen über weite Parameterräume resultieren. Dies erlaubt es uns bei vorgegebenen Rechenkosten die Obergrenzen zu senken und empfindlicher zu werden. Schlieβlich beschreiben wir das Verfahren zur Festlegung von Höchstgrenzen für die Amplituden der CW in den aktuellsten CW-Suchen auf dem verteilten freiwilligen Rechenprojekt Einstein@Home. Das Verfahren ist stabil implementiert und beschreibt die Unsicherheitsmessung in den abschlieβenden Angaben von Höchstgrenzen, die von den jeweiligen Suchen zitiert werden.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3456
http://dx.doi.org/10.15488/3426
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3456/1/singh_thesis_en.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Gravitational waves
Continuous gravitational waves
neutron stars
Fluid dynamics
Equation of state
LIGO
Data analysis
Algorithms
Topology
Gravitationswellen
kontinuierliche Gravitationswellen
Neutronensterne
Fluiddynamik
Zustandsgleichung
Einstein@Home
LIGO
Datenanalyse
Algorithmen
Topologie
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/34592022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Quantum degenerate mixtures of 23Na-39K and coherent transfer paths in NaK molecules
Schulze, Torben Alexander
The discovery and development of methods to cool, trap and manipulate atomic ensembles have generated a revolution in atomic physics, culminating in the ever expanding research field of ultra-cold matter through the realization of Bose-Einstein condensates (BECs). Since the first realization of BEC more than two decades ago, the majority of studies were concerned with systems displaying short-range contact interaction. Following pioneering experiments in ultra-cold KRb, systems involving ultra-cold mixtures have rose to considerable interest through their capability to form diatomic polar molecules. The long-range character of dipolar particle interactions enables the study of a whole new spectrum of quantum many-body phenomena by giving access to the strongly correlated regime. In this context, NaK is a splendid candidate to investigate dipolar effects due to its large electric dipole moment of $2.72 \, $Debye, its chemical stability and the large history of spectroscopic studies devoted to its ground and excited state manifolds. This thesis reports on the first ever realization of a dual-species degenerate mixture of $^{23}\mathrm{Na}$ and $^{39}\mathrm{K}$. The experimental apparatus combines two pre-cooled atomic sources into a UHV collection region, where a two-color magneto-optical trap is operated. After transferring both species into an optically plugged quadrupole trap, the $^{23}\mathrm{Na}$ ensemble is cooled by selectively removing the hottest atoms from the trap through microwave transitions, while $^{39}\mathrm{K}$ is sympathetically cooled through its thermal contact to $^{23}\mathrm{Na}$. Following the transfer into an optical dipole trap, the mixture operation suffers from strong losses as the atomic clouds approach the high-density regime. Interspecies interactions are identified as the system parameter that drives the loss mechanism. In order to realize a quantum degenerate mixture, the dual-species collisional properties are investigated both theoretically and experimentally. By preparing both optically trapped ensembles in the spin state $|f=1,m_{f}=-1\rangle$, atom loss spectroscopy is performed in a magnetic field range from $0$ to $1000 \, \mathrm{G}$. The observed features include several s-wave poles and a zero crossing of the interspecies scattering length as well as inelastic two-body contributions in the $\mathcal{M} = m_{\mathrm{Na}}+m_{\mathrm{K}} = -2$ submanifold. Different magnetic field regions are identified for the purposes of sympathetic cooling of $^{39}\mathrm{K}$ and achieving a quantum degenerate mixture. Forced evaporation creates two Bose-Einstein condensates simultaneously at a magnetic field that provides sizable intra- and interspecies scattering rates needed for fast thermalization. The impact of the differential gravitational sag on the miscibility criterion for the mixture is discussed. The experimental setup and measurements are complemented by theoretical calculations that form a feasibility study of molecular NaK. Starting from ultra-cold Feshbach molecules, the study demonstrates possible pathways for the creation of ultra-cold polar NaK molecules in their absolute electronic and rovibrational ground state. In particular, a multi-channel analysis of the electronic ground and K(4p)+Na(3s) excited state manifold of NaK is presented. It analyzes the spin character of both the Feshbach molecular state and the electronically excited intermediate states and discusses possible coherent two-photon transfer paths from Feshbach molecules to rovibronic ground state molecules. %The theoretical study is complemented by the demonstration of STIRAP transfer from the X1Σ+(v=0) state to the a3Σ+ manifold on a molecular beam experiment. The experimental results serve as a promising starting point for the magnetoassociation into quantum degenerate $^{23}\mathrm{Na}^{39}\mathrm{K}$ Feshbach molecules. The theoretical analysis assures qualitative understanding as well as quantitative statements for the feasibility of the subsequent ground state conversion. In combination, they fill a critical gap towards the creation of chemically stable ultra-cold molecular Bose-Einstein condensates of NaK.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3459
http://dx.doi.org/10.15488/3429
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3459/2/license.txt
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eb54a0e1f553b91d33809d537ce0bce6
CC BY-NC-ND 3.0 DE
dipolar systems
Bose-Einstein condensation
quantum degenerate mixtures
Feshbach resonances
two-photon transitions
dipolare Systeme
Bose-Einstein Kondensation
quantenentartete Mischungen
Feshbach-Resonanzen
Zweiphotonenübergänge
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Time evolution and steady states of dissipative quantum many-body systems
Overbeck, Vincent Raphael
We investigate a dissipative Ising model that exhibits the Ising symmetry via a variational approach. In the non-equilibrium steady state phase diagram, we find a first order and a second order transition meeting at a tricritical point. An experimental realization via Rydberg dressing is suggested. In the second part, we use the variational approach to calculate the time evolution of a dissipative Ising model that shows a first order liquid gas transition. As an extension of the variational product state, classical fluctuations are included. In the last part, we investigate a system where a Nitrogen-vacancy center in diamond is coupled to many carbon nuclei. We show that close to the ground state level anti crossing condition, the NV center and the nuclei can exchange polarization laying the basis for spin bath polarization.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3508
http://dx.doi.org/10.15488/3478
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CC BY 3.0 DE
Dissipative Rydberg gases
open quantum systems
Quantum phase transitions
Dissipative Rydberg Gase
Offene Quantensysteme
Quantenphasenübergänge
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/35072022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Numerical study of the nonequilibrium dynamics of 1-D electron-phonon systems using a local basis optimization
Brockt, Christoph
Jeckelmann, Eric
In this dissertation a newly developed numerical method is presented, which is optimized for the time evolution of one-dimensional lattice systems with large local Hilbert spaces. This method extends the time-evolving block-decimation (TEBD) to include a local basis optimization (LBO), which has already been successfully combined with ground state methods. The algorithm is based on matrix product states (MPS), which can represent the quantum state of a one-dimensional chain in most cases with a number of parameters, that is not exponentially increasing with the chain length. The LBO causes a reduction of the simulation times that is linear in the bond dimension of the MPS. To demonstrate the advantages of this method, we apply the TEBD-LBO to electron-phonon (e-p) systems. In this thesis these are described by the Holstein model, which goes beyond semi-classical approximations and covers the full quantum statistics of the phonons. The understanding of the nonequilibrium dynamics of charge carriers coupled to lattice vibrations is of great importance for research areas like transport through quasi one-dimensional conductors, photo-generated phase transitions and time-resolved spectroscopy. First, the energy transfer from a highly excited electron to the phononic degrees of freedom on a small chain is studied. In the various parameter regimes different types of relaxation occur. In any case, after a certain time the system reaches a state, where on average no energy is exchanged between the electron and phonons. This can either mean a constant kinetic energy or oscillations with a constant amplitude and frequency. Next, long perfectly conducting leads without coupling to phonons were attached on both sides of the small chain. In the left lead an electron with density distribution in the shape of a Gaussian wave packet is injected with momentum towards the e-p coupled structure in the middle. This structure acts as an impurity in an otherwise perfectly conducting chain. The investigation shows resonance effects in the transmission and reflection at this impurity. Further, the electron can transfer a part of its energy permanently to the phonons, which results in a reduction of the velocity. Finally, two mechanisms are presented that lead to self-trapping of the electron on the e-p coupled structure.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3507
http://dx.doi.org/10.15488/3477
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3507/1/Dissertation.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
time-evolving block-decimation
one-dimensional systems
electron-phonon systems
Holstein model
scattering
Eindimensionale Systeme
Elektron-Phonon Systeme
Holstein Modell
Streuung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/35132022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersionddc:510doc-type:DoctoralThesis
On the combinatorics of Tits arrangements
Geis, David
In this thesis, we study simplicial arrangements of hyperplanes. Classically, a simplicial arrangement $\mathcal{A}$ in $\mathbb{R}^r$ is a finite set of linear hyperplanes such that every component of $\mathbb{R}^r \setminus \left( \bigcup_{H \in \mathcal{A}} H \right)$ is an open simplicial cone. A short introduction is given in Chapter 1. In Chapter 2, we review the precise definitions and collect some important known results; we also recall the more general concept of a Tits arrangement and the corresponding notions. In Chapter 3, we establish some results for these Tits arrangement. In particular, we give a combinatorial characterization of pairs of Tits arrangements differing by one hyperplane. For this, we introduce weak Dynkin diagrams, which generalize the classical Dynkin diagrams in the crystallographic case. Moreover, we show how one may associate a so called finite reflection groupoid to certain Tits arrangements, generalizing the concept of the Weyl groupoid in the crystallographic case. Furthermore, we classify crystallographic Tits arrangements of rank at least seven containing a chamber whose associated Dynkin diagram is of a certain prescribed type. Chapter 4 contains a classification of affine rank three Tits arrangements whose associated root vectors lie on a projective cubic curve. In Chapter 5, we focus on the classical subject of simplicial line arrangements in $\mathbb{P}^2(\mathbb{R})$. A classification even in this case is still an open problem. However, there exists a catalogue published by Grünbaum listing almost all currently known examples; only four additional arrangements have been discovered by Michael Cuntz. One of the main conjectures in the field is that the current catalogue is complete up to finitely many additions. We prove this conjecture for various special kinds of simplicial arrangements. For instance, we prove that a free simplicial arrangement $\mathcal{A}$ such that $t^\mathcal{A}_i=0$ for $i \geq 6 consists of at most forty lines. We also show that there are only finitely many (combinatorial isomorphism classes of) simplicial line arrangements whose associated root vectors lie on an irreducible projective algebraic curve of fixed (or at least bounded) degree. In the last Chapter 6, we study an interesting phenomenon: given a simplicial arrangement $\mathcal{A}$ in $V:=\mathbb{P}^{r-1}(\mathbb{R})$, one may associate in a natural way certain arrangements in the dual space V^*. It turns out that these dual arrangements are also simplicial in many cases and we give finiteness, classification as well as some experimental results in this setup. For instance, we show how to construct certain sporadic arrangements via reflection groups.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3513
http://dx.doi.org/10.15488/3483
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3513/1/dissertation_geis_endfassung.pdf
5ec3eb60aafebea363606880b8fd191d
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3513/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3513/3/dissertation_geis_endfassung.pdf.txt
d6046c85c707ec116ff5b7d7bff6ba85
CC BY 3.0 DE
Combinatorics
simplicial hyperplane arrangements
discrete geometry
Kombinatorik
simpliziale Arrangements von Hyperebenen
diskrete Geometrie
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Equivariant indices of vector fields and 1-forms on varieties
Mamedova, Firuza
Ebeling, Wolfgang
Given a $G$-invariant holomorphic 1-form with an isolated singular point on a germ of a complex analytic $G$-variety with an isolated singular point, its equivariant homological index and (reduced) equivariant radial index are defined as elements of the ring of complex representations of the finite group $G$. We show that these indices coincide on a germ of a smooth complex analytic $G$-variety. This makes it possible to consider the difference between them as a version of the equivariant Milnor number of a germ of a $G$-variety with an isolated singular point. For cyclic groups of order two and three we additionally describe another approach to prove the coincidence. This gives us a classification of singular points which cannot be excluded by deformations of 1-forms invariant with respect to an action of a cyclic group of order 3.
Zu einer gegebenen $G$-invarianten, holomorphen 1-Form auf dem Keim einer komplex-analytischen $G$-Varietät, die einen isolierten singulären Punkt aufweist, lassen sich der äquivariante homologische und der (reduzierte) äquivariante radiale Index als Elemente im Ring der komplexen Darstellungen der (endlichen) Gruppe $G$ definieren. Wir zeigen, dass diese Indizes auf einer glatten, komplex-analytischen $G$-Varietät übereinstimmen. Das ermöglicht uns, die Differenz zwischen diesen beiden Indizes als eine Version der äquivarianten Milnorzahl eines Keims einer $G$-Varietät mit isoliertem singulären Punkt zu betrachten. Für zyklische Gruppen der Ordnung zwei und drei geben wir außerdem einen alternativen Ansatz, um die Gleichheit der beiden Indizes zu zeigen. Dieser Ansatz liefert uns dann eine Klassifikation singulärer Punkte, die man nicht ausschließen kann, indem man Deformationen von 1-Formen, die invariant bezüglich der Wirkung einer zyklischen Gruppe der Ordnung 3 sind, betrachtet.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3514
http://dx.doi.org/10.15488/3484
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3514/1/Doktorarbeit_Mamedova.pdf
38a0a90e8c84a9a6f387a8bb109e86a4
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3514/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3514/3/Doktorarbeit_Mamedova.pdf.txt
062e6859f03f20100bb5d168e77e1f6d
CC BY 3.0 DE
finite group actions
invariant vector fields
invariant 1-forms
indices
equivariant deformations
endliche Gruppenwirkungen
Invariante Vektorfelder
Invariante 1-Formen
Indizes
äquivariante Deformationen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Optimal directed searches for continuous gravitational waves
Ming, Jing
Am 14. September 2015 hat LIGO, das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, zum ersten Mal Gravitationswellen (GW) nachgewiesen. GW sind eine der bedeutendsten Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Dieses erste GW-Ereignis, GW150914, war die katastrophale Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher stellarer Masse, aus den Tiefen des Universums. Seitdem steht ein neues Fenster auf das Universum offen. Seit GW150914 wurden GW mehrerer anderer binärer Schwarzer Löcher beobachtet, während kontinuierliche GW (CW, für Continuous gravitational Waves) von schnell rotierenden kompakten Objekten noch nicht nachgewiesen werden konnten. Es wird erwartet, dass CW, im Vergleich zu den Verschmelzungen von Binärsystemen, schwchere Gravitationswellen sind. Um diese kontinuierlichen, aber schwachen GW nachzuweisen, bedarf es einer langen Beobachtungzeit und oft auch einer riesigen Rechenleistung. Die Detektion eines CW-Signals könnte davon abhängen, wie intelligent wir unsere verfügbare Rechenleistung investieren. Im ersten Teil dieser Arbeit schlage ich eine Optimierungsmethode für gelenkte Suchen vor, die für eine gegebene Rechenleistung ermittelt, welche Quellen und welche Wellenformen anvisiert werden sollten und wie die Suche zu konfigurieren ist. Diese Methode wählt die Ziele und Suchparameter so aus, dass die Wahrscheinlichkeit einer Detektion maximiert wird. Wichtige Eingaben dieser Methode sind die Vorabannahmen für dieWellenformen eines gegebenen Ziels. Diese Annahmen werden in die Optimierungsmethode integriert und mit einigen weiteren Faktoren kombiniert: so etwa die frequenzabh ängige Messgenauigkeit der Detektoren, die von der Frequenzänderung der Quelle abhängigen Rechenkosten der Suche sowie die maximal erwartete Amplitude. Beispielsweise ist eine unserer Erkenntnisse, dass Vela Jr. ein vielversprechenderes Ziel ist als Cas A. Dabei hat LIGO bisher noch keine einzige Suche für CWs mit Vela Jr. als spezifischem Ziel veröffentlicht. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Optimierungsmethode auf die Vorbereitung einer gelenkten Suche angewendet. Diese wurde dann zwischen Dezember 2016 und April 2017 mit dem Freiwilligen-Projekt für verteiltes Rechnen Einstein@Home (E@H) durchgeführt. Vier Monate an Daten aus der ersten Beobachtungskampagne (O1) von Advanced LIGO wurden genutzt, um 3 punktförmige Quellen anzuvisieren: Vela Jr., Cas A und G347.3. Dies ist die erste tiefe Suche über einen weiten Frequenzbereich mit Cas A als Ziel und Advanced-LIGO-Daten sowie die erste Suche überhaupt mit Vela Jr. und G347.3 als Zielen. Zur Gestaltung dieser Suche gehören nichttrivale Neuheiten im Vergleich zur allgemeinen Optimierungsmethode im ersten Teil. Ich erwarte gespannt die Auswertung der Ergebnisse aus dieser Suche. Im dritten Teil wird die Optimierungsmethode für die Vorbereitung einer weiteren Suche nach CW-Signalen von einzelnen unbekannten Neutronensternen im Galaktischen Zentrum (GZ) angewendet, ebenfalls mit O1-Daten. Das GZ wird als Heimat vieler kompakter Objekte angesehen, und die 2$\times$ 2 pc^2 rund um Sgr A* sind besonders dicht mit Neutronensternen bevölkert und besonders interessant für uns. Das Neue an diesem Fall ist, dass wir zwei weitere Suchdimensionen einführen müssen, die Himmelskoordinaten. Die Suche läuft derzeit auf Einstein@Home und wir erwarten, dass sie im November 2017 endet.
On 14 September, 2015, gravitational waves (GWs) were detected for the first time ever by the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) detectors. GWs are one of the most important predictions of Einstein’s theory of General Relativity. This particular GW event, GW150914, was a catastrophic merger of two stellar-mass black holes from the depths of the Universe. Since then, a new window on the Universe has been open. Following GW150914, GWs from several other binary black hole mergers were observed. Con- tinuous gravitational waves (CWs) from rapidly rotating compact star have also been predicted, but to date these signals have not been observed. CWs are expected to be weaker gravitational waves compared with binary black hole mergers. In order to detect these continuous but weak GWs, a long observation time is needed and a huge amount of computing power is often required. The detection of a continuous gravitational wave signal might depend on how intelligently we invest the computing power that we have available. In the first work of this thesis, I propose an optimisation method for directed searches that deter- mines what sources and what waveforms to target as well as the search set-up, given a fixed compu- tational cost. This method picks the target and search parameters so that the probability of making a detection is maximized. Important inputs to this method are the priors that are assumed for the waveforms from a given target. These priors are folded in to the optimisation scheme and are con- volved with a number of other factors, such as the frequency-dependent sensitivity of the detectors, the spindown-dependent cost of the search, and the maximum expected amplitude. One of our findings is that Vela Jr is a more promising target than Cas A. However, up until now, far more computing power has been spend on the searches for CWs from Cas A than the search for CWs from Vela Jr. In the second work of this thesis, this optimisation method is applied in order to set up a directed search. This search was performed by the volunteer distributed computing project Einstein@Home (E@H) between December, 2016 and April, 2017. Four months of data from the first Advanced LIGO observation run (O1) were used and 3 point sources were targeted: Vela Jr, Cas A and G347.3. This search is the first deep and broad frequency range search for Cas A using the Advanced LIGO data and the first search for Vela Jr and G347.3 ever performed. The design of this search includes non- trivial new features with respect to the conceptual optimisation scheme proposed in the first work. I am looking forward to analysing the results from this search. In the third work of this thesis, this optimisation method is used to set up a search for CW signals from isolated, unknown neutron stars at the Galactic Centre (GC) using O1 data. The GC is thought to harbour many compact objects and the 2\times2 pc^2 centred at Sgr A* is particularly dense in neutron stars and interesting to us. The novelty in this design is having to introduce two further search dimensions, the sky coordinates. This search is currently being performed on Einstein@Home and is expected to end in November, 2017.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
http://www.repo.uni-hannover.de:8080/handle/123456789/3540
http://dx.doi.org/10.15488/3510
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3540/4/PhD_thesis_290618.pdf.txt
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CC BY 3.0 DE
Gravitational waves
neutron stars
Data analysis
Galactic Centre
Gravitationswellen
Neutronensterne
Datenanalyse
Galaktisches Zentrum
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Towards the SQL interferometer - length stabilization at the AEI 10 m-prototype
Köhlenbeck, Sina Maria
Neue Technologien zur Verbesserung der Empfindlichkeit von Gravitationswellendetektoren werden weltweit in Prototypenanlagen entwickelt und charakterisiert. Klassische Rauschquellen in den erdgebundenen interferometrischen Detektoren werden bald bis unterhalb der fundamentalen Quantenrauschgrenze unterdrückt werden. Diese entsteht bei niedrigen Frequenzen durch Quantenstrahlungsdruckrauschen und bei hohen Frequenzen durch Schrotrauschen. Diese beiden Quantenrauschquellen schneiden sich an einem Punkt auf dem Standardquantenlimit (SQL). Das SQL ist die Ortskurve, welche von den Schnittpunkten der beiden Rauschquellen für verschiedene Laserleistungen gebildet wird. Der AEI 10m-Prototyp wird ein Michelson Interferometer mit Fabry-Perot Resonatoren beherbergen um das SQL zu vermessen und einen Prüfstand zur Verfügung stellen um Technologien zu testen, welche es übertreffen können. Die Experimente des AEI 10m-Prototyp sind auf drei seismisch isolierten optischen Bänken installiert. Die Spiegel der Hauptexperimente sind einzeln an kaskadierten Aufhängungen aufgehängt, die über diese Bänke verteilt sind. Der Betrieb des Hauptinterferometers erfordert eine genaue Kontrolle der Spiegelpositionen. Diese Arbeit befasst sich mit der Längenstabilisierung am AEI 10m-Prototyp, getrennt in aktive seismische Vorisolierung und Ansteuerung der aufgehängten Resonatorspiegel. Die Differenzbewegung zwischen den seismisch isolierten optischen Bänken wird durch ein Suspension Platform Interferometers gemessen und liefert ein Steuersignal, das zur aktiven Stabilisierung genutzt werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Auslese-Empfindlichkeit des Suspension Platform Interferometers verbessert und die ursprünglich vorgesehene Stabilität übertroffen. Diese Stabilität wird durch ein Feedback-System auf die Experimente am AEI 10m-Prototyp übertragen. Es steuert die optischen Tische relativ zueinander und unterdrückt die Differenzbewegung um mehr als vier Größenordnungen bis 10 pm Hz^-1/2 bei 100 mHz. Die Bewegung der Aufhängepunkte der optischen Resonatoren wandelt Winkelverschiebungen in Änderungen die Resonatorlänge um. Diese Winkelfreiheitsgrade werden durch eine Reihe von optischen Hebeln gesteuert und die Entwicklung, Implementierung und Charakterisierung dieser Sensoren wird demonstriert. Zusammen mit dem Suspension Platform Interferometer wurde die restliche Bewegung der Aufhängepunkte eines optischen Resonators um bis zu drei Größenordnungen unterdrückt. Die aktive seismische Vorisolierung ist vollständig in Betrieb. Ein neues Konzept für einen elektrostatischen Aktuator (ESD) wird untersucht und die Funktionsweise der mehrstufige Spiegelaufhängung, der Aktuatoren sowie der ESD-Technik wird mit einem Vorversuch zur Nachahmung eines Arms des Sub-SQL-Interferometers charakterisiert. Es wurden zwei mehrstufige Spiegelaufhängungen aufgebaut, mit jeweils einer Testoptik ausgestattet. Sie wurden dann im AEI 10m-Prototypen installiert und bilden einen Fabry-Perot-Resonator mit einer Länge von 10,8 m, das so genannte Single Arm Test Experiment. Dieses demonstriert Schlüsseltechnologien und ermöglicht zusätzlich eine schnelle Inbetriebnahme des Sub-SQL-Interferometers durch das installierte Detektionsverfahren und den neu aufgebauten Eingangspfad.
New technologies to improve the sensitivity of gravitational wave detectors are developed and characterized in prototype facilities across the world. Classical noise sources in the groundbased interferometric detectors will soon be suppressed below the fundamental quantum noise limit which arises from quantum radiation pressure noise at low frequencies and shot noise at high frequencies. The two quantum noise sources intersect at a point on the Standard Quantum Limit (SQL). The SQL is a locus formed from the intersection points of the noise sources for different laser powers. The AEI 10m-Prototype facility will house a Michelson Interferometer with Fabry-Perot cavities to probe the SQL and provide a test bed for technologies to eventually surpass it. The experiments of the AEI 10m-Prototype are installed on three seismically isolated optical benches. The mirrors of the main experiments are individually suspended by cascaded suspension chains, distributed across these benches. The operation of the main interferometer requires a precise control of the mirror positions. This thesis addresses the length stabilization at the AEI 10m-Prototype, separated into active seismic pre-isolation and actuation to the suspended cavity mirrors. Differential motion between the seismically isolated optical benches is measured by a Suspension Platform Interferometer and provides a control signal that can be used for its active stabilization. In the scope of this thesis, the readout sensitivity of the Suspension Platform Interferometer was improved and the originally intended noise floor was surpassed. The stability is transfered to the experiments at the AEI 10m-Prototype by a feedback system. It controls the optical tables relative to each other and suppresses the differential motion by more than four orders of magnitude to 10 pm Hz^1/2 at 100 mHz. The suspension point motion of the cavities converts angular displacement to the cavity length. These angular degrees of freedom are controlled by a set of optical levers, and the development, implementation and characterization of these sensors is demonstrated. Together with the Suspension Platform Interferometer, the residual suspension point motion of a cavity was suppressed by up to three orders of magnitude. The active seismic pre-isolation is fully commissioned and operating. A new concept for an Electro Static Drive (ESD) is investigated and the performance of the suspension chain, the actuators as well as the ESD technique is characterized using a preliminary experiment set up to mimic one arm of the sub-SQL interferometer. Two suspensions chains were built, equipped with pilot optics and installed in the AEI 10m-Prototype system forming a Fabry-Perot cavity of length 10.8 m. The so-called Single Arm Test experiment proves key technologies and additionally the installed detection chain and the input path will allow for a fast commissioning of the sub-SQL interferometer.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de:443/handle/123456789/3599
http://dx.doi.org/10.15488/3567
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3599/3/thesis_sina.pdf.txt
bf0a8543f1dc18606bdcca02291d34e0
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Ground-based gravitational wave detection
laser interferometry
seismic isolation
mirror suspension
Erdgebundene Gravitationswellenmessung
Laserinterferometer
Seismikisolation
Spiegelaufhängung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/36692022-12-02T07:47:02Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962ddc:550doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Untersuchungen zum Einfluss erzwungener atmosphärischer Rollenkonvektion in Kaltluftausbrüchen auf den vertikalen turbulenten Transport in der atmosphärischen und der ozeanischen Grenzschicht mittels Large-Eddy Simulationen
Fricke, Jens
Wetter und Klima werden signifikant durch den turbulenten Austausch von Wärme, Impuls, Wasser und Spurenstoffen zwischen der Atmosphäre und dem Ozean beeinflusst. Diese Austauschprozesse finden innerhalb der atmosphärischen und der oberen ozeanischen Grenzschicht statt und hängen im Wesentlichen von der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Systemen und den jeweiligen Strömungen ab. Eine typische meteorologische Situation mit großen Temperaturdifferenzen stellen polare Kaltluftausbrüche (KLA) dar, wobei eine kalte und trockene Luftmasse durch einen synoptisch-skaligen Wind von einer eisbedeckten Landmasse über den wärmeren Ozean advehiert wird. Aufgrund einer heterogenen Eiskante ist die Konvektion über dem Ozean typischerweise in Form von Rollen organisiert. Diese Rollen erstrecken sich vertikal über die gesamte Grenzschicht und horizontal über mehrere hundert Kilometer. Die turbulenten Austauschprozesse innerhalb der Grenzschichten können in globalen numerischen Wetter-, Klima- und Ozeanmodellen nicht aufgelöst, sondern müssen parametrisiert werden. Dafür ist ein tieferes Verständnis dieser Prozesse notwendig. Bisherige Studien konnten zwar zeigen, dass Konvektionsrollen einen signifikanten Anteil am vertikalen Transport haben, jedoch nicht, ob dadurch der gesamte turbulente Transport verändert wird. Diese Frage wird in dieser Arbeit mithilfe von Grobstruktursimulationen (engl. Large-Eddy Simulation - LES) untersucht. Im ersten Teil dieser Studie wurden 12 unterschiedliche polare KLA-Situationen simuliert, wobei der synoptisch-skalige Wind und die Ozeantemperatur variierte. Mittels unterschiedlicher Meereisverteilungen konnte für jede KLA Situation jeweils ein Fall mit und ohne Rollen unter denselben meteorologischen Bedingungen simuliert werden. Die Eigenschaften der simulierten Rollen stimmen gut mit beobachteten Konvektionsrollen in KLA überein. Für jeden KLA wurde sowohl die Grenzschichtentwicklung zwischen dem Rollen und Nicht-Rollen Fall verglichen, als auch der Rollenanteil am vertikalen turbulenten Transport analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Rollen einen wesentlichen Anteil am vertikalen Transport haben, aber weder den gesamten Transport noch die Entwicklung der konvektiven Grenzschicht verändern. Dieses konnte für unterschiedliche Wellenlängen der Rollen und auch eine trockene Atmosphäre bestätigt werden. Wie bereits durch Beobachtungen bekannt, modifizieren atmosphärische Konvektionsrollen die Struktur der Meeresoberfläche inklusive der oberflächennahen Flüsse. Darum wurde im zweiten Teil dieser Studie der Einfluss der Konvektionsrollen auf den Ozean untersucht, und ob es ggf. zu Rückkopplungseffekten mit der Atmosphäre kommen könnte. Die Simulationen der oberen ozeanischen Grenzschicht wurden angetrieben durch oberflächennahe Flüsse einer der KLA Simulationen. Dabei wurden Simulationen mit und ohne Rollensignale an der Meeresoberfläche durchgeführt. Die Simulationen mit Rollensignal zeigen, dass eine sehr schwache rollenartige Zirkulation angeregt wird, welche sich über die gesamte ozeanische Grenzschicht erstreckt. Ein Vergleich der Grenzschichtentwicklung zwischen den Simulationen mit und ohne Rollensignal weist keine signifikanten Unterschiede auf. Dieses gilt auch für die Meeresoberfläche, so dass es keinen veränderten Wärme- oder Feuchteeintrag in die Atmosphäre gibt. Dieses Ergebnis konnte auch unter Berücksichtigung der Langmuir-Zirkulation im Ozean bestätigt werden. Diese Studie zeigt, dass atmosphärische Rollen, angeregt durch stromaufwärts gelegene Heterogenitäten, einen wesentlichen Anteil am vertikalen turbulenten Transport haben ohne den Gesamttransport zu erhöhen. Darum müssen solche Rollen nicht in Parametrisierungen globaler Modelle, welche keine großskalige Turbulenz auflösen, gesondert berücksichtigt werden.
Weather and climate are significantly influenced by the turbulent exchange of heat, momentum, water and trace substances between the atmosphere and the ocean. These exchange processes take place within the atmospheric and upper oceanic boundary layer and depend essentially on the temperature difference between the two systems and the respective flows. A typical meteorological situation with large temperature differences are polar cold air outbreaks (CAO), where cold and dry air is advected by synoptic-scale wind from an ice-covered landmass over the warmer ocean. With structured ice edges, the convection over the ocean is typically organized into rolls, which extend vertically across the entire boundary layer and horizontally up to several hundreds of kilometers. The turbulent exchange processes within the boundary layers cannot be resolved in large-scale models, such as global numerical weather, climate and ocean models, and thus must be parametrized. Therefore, a deeper understanding of these processes is necessary. Although previous studies have shown that convective rolls play a significant role for the vertical turbulent transport, it is not clear if the boundary layer rolls affect the total turbulent transport. This question will be investigated in the current study by means of large-eddy simulations (LES). In the first part of this study, 12 different polar CAO situations were simulated, by varying the synoptic-scale wind and the ocean temperature. By means of different sea ice distributions, a case with and without rolls could be simulated under the same meteorological conditions for each CAO situation. The properties of the simulated rolls agreed well with observed convective rolls in CAO. The boundary layer development was compared between the roll and the nonroll case, and the roll contribution to the vertical turbulent transport was analyzed for each investigated CAO situation. Results show that although the rolls make a substantial contribution to the vertical transport, they neither affect the total transport nor the development of the boundary layer. These results could also be confirmed for different roll wavelengths and additionally for a dry atmosphere. As known from observations, atmospheric rolls modify the structure of the sea surface, including the surface fluxes. Therefore, the influence of atmospheric convective rolls on the ocean was investigated in the second part of this study, and, if feedback effects with the atmosphere could occur. For the simulations of the upper oceanic boundary layer, the flow was driven by the near-surface fluxes of one of the CAO simulations, again with and without roll signals at the sea surface. The ocean simulations with a roll signal showed that a very weak roll-like circulation is induced, which extends over the whole oceanic boundary layer. A comparison between the simulations with and without roll signals at the sea surface showed no significant differences in the boundary layer development of the ocean. This also applies to the sea surface, so that there is no feedback on the atmosphere in the form of a changing heat or moisture input. This result was also confirmed by considering the Langmuir circulation. The results of this study showed that atmospheric rolls triggered by upstream heterogeneities contribute substantially to the vertical turbulent transport, without increasing the total transport. Therefore, such rolls do not have to be considered in parametrization schemes of large-scale models, as long as these models do not resolve such large-scale turbulence.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft)/Schwerpunktprogramm 1158 "Antarktis Forschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten"/RA 617/24-1/EU
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3669
http://dx.doi.org/10.15488/3637
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3669/3/Dissertation_Jens_Fricke_2018.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3669/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3669/1/Dissertation_Jens_Fricke_2018.pdf
5234b2514e836fa6ec1689a567974948
CC BY 3.0 DE
Large-eddy simulation
cold air outbreaks
atmospheric boundary layer
oceanic boundary layer
roll convection
Grobstruktursimulation
Kaltluftausbruch
atmosphärische Grenzschicht
ozeanische Grenzschicht
Rollenkonvektion
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::550 | Geowissenschaften
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Uncertainty relations in quantum theory
Schwonnek, René
Uncertainty relations are commonly praised as one of the central pillars of quantum theory. Usually, they are taught in the first weeks of a beginners lecture, and introduced in the ?rst chapters of a textbook. However, their precise operational meaning and a formulation in a general context, i.e. beyond the example of position and momentum observables, are often left out. The reasoning for this is twofold: On one hand, an exact operational definition of uncertainty, indeterminacy and a corresponding uncertainty principle has been the content of many debates since the early days of quantum mechanics until today. From a modern perspective, we have the consent that there are at least the two notions of preparation and measurement uncertainty: the first notion prohibits the existence of dissipation free states and the latter one the existence of error free joint measurements. On the other hand, we have that, the mathematical tools, which are needed for comprehensive treatment of uncertainty relations in a general context, are still under development and usually go far beyond the mathematical level of an introductory course. In this thesis we will investigate these two notions of uncertainty, their corre- sponding uncertainty relations, such as their interplay. The aim of this thesis is to give answers to the central questions: (1.) Which quantities should be used to formulate uncertainty? (2.) How can we compute uncertainty relations for those? (3.) Are there connections between the two notions of uncertainty? We will do this, whenever possible, in a most general context and with a focus on relevant examples, otherwise. Therefore, we will consider constructions of mea- surement errors and deviation measures that quantify uncertainty, based on, so called, cost functions. Commonly used uncertainty measures like variances, en- tropies, and the Hamming distance are examples for these. We will investigate the structure of the corresponding uncertainty relations and provide several methods that enable us to compute them. The third question is addressed by a theorem that shows, for sharp observables, that measurement uncertainty relations can be lower bounded by preparation uncertainty relations, whenever the same cost function is used.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3632
http://dx.doi.org/10.15488/3600
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3632/3/PhDthesisFinal.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3632/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3632/1/PhDthesisFinal.pdf
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CC BY 3.0 DE
Preparation uncertainty
measurement uncertainty
entropic uncertainty
joint measurements
multicriterial convex optimization
Preparationsunschärfe
Messunschärfe
entropische Unschärfe
gemeinsame Messungen
multikriterielle konvexe Optimierung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Resonanz-Ramanspektroskopie an Carotinoiden in Algen zur Bestimmung der Kinetik des Violaxanthinzyklus
Koch, Matthias
Diese Arbeit beschreibt die erste gelungene Bestimmung der Kinetik des Violaxanthinzyklus in vivo auf Basis von Resonanz-Ramanspektroskopie. Der Violaxanthinzyklus ist ein Regelmechanismus der Photosynthese und besteht aus zwei Farbstoffen, Violaxanthin und Zeaxanthin, die über den Zwischenschritt Antheraxanthin ineinander umgewandelt werden können. Während Violaxanthin beim Sammeln von Sonnenlicht hilft und die absorbierte Energie ans Chlorophyll weitergibt, strahlt Zeaxanthin überschüssige Energie aus dem Chlorophyll als Wärme ab. Durch Umwandlung von Violaxanthin in Zeaxanthin und umgekehrt können Pflanzen das Verhältnis von gesammelter und wieder abgestrahlter Lichtenergie einstellen und somit die Effizienz ihrer Photosynthese regeln und sich vor Stress durch zu viel Licht schützen. Wie der Violaxanthinzyklus funktioniert, wurde bislang durch die chemische Untersuchung abgeschnittener und schnell eingefrorener Blätter untersucht. Wie schnell die Pflanzen auf wechselnde Lichtverhältnisse reagieren, ließ sich mit den chemischen Verfahren jedoch nur sehr schwer und unter großem Aufwand bestimmen. In dieser Arbeit ist durch Kombination von Resonanz-Ramanspektroskopie mit Hauptkomponentenzerlegung und einem insbesondere für die Verwendung an stark fluoreszierenden biologischen Proben neu entwickelten Grundlinienkorrekturalgorithmus die Beobachtung der Umwandlung von Violaxanthin in Zeaxanthin und zurück in vivo gelungen. Experimente zur Bestimmung der Kinetik beim abrupten Wechsel von Dunkel nach Hell und von Hell nach Dunkel wurden an der Grünalge Dunaliella salina durchgeführt. Die Zeitkonstanten für den Hell-Dunkel-Übergang liegen dabei je nach experimentellen Bedingungen zwischen 39 ± 8 und 46 ± 4 Minuten. Für den Dunkel-Hell-Übergang wurde eine Zeitkonstante von 3,2 ± 1,0 Minuten bestimmt. Außerdem wurden die Resonanzprofile von Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis und Porphyridium purpureum in verschiedenen Stresszuständen bestimmt und in Bezug auf den Violaxanthinzyklus und die Produktion sekundärer Carotinoide diskutiert. Die Entwicklung eines Algenreaktors nach dem Airlift-Prinzip vervollständigt diese Arbeit.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3697
http://dx.doi.org/10.15488/3665
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3697/4/Dissertation%20Matthias%20Koch%20mit%20Schlagworten.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3697/6/Dissertation_Koch.pdf.txt
efb3eb5ed471ad8eb61ad8a5000003fd
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3697/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3697/3/Dissertation_Koch.pdf
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CC BY 3.0 DE
Violaxanthinzyklus
Kinetik
Raman-Spektroskopie
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/38522022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Black hole binary systems : from dynamics to accretion
Maureira Fredes, Cristián Danilo
The problem of the evolution of a large number of particles due to gravity is crucial to many astrophysical phenomena. An important problem is the dynamical evolution of a dense stellar system, such as a globular cluster (GC), a galactic nucleus (GN) or nuclear star cluster (NSC). Such loci are the breeding grounds of sources of tidal disruptions and gravitational waves. Right in the middle of these regions a massive black hole (MBH) might be lurking, which makes the problem even more interesting, because such massive objects can form a pair and later a binary, which could be powerful source of gravitational radiation for space-borne observatories. The detailed tracking of the dynamical evolution of a set of $N$ stars is a complex problem. Since we lack an analytical solution, it needs to be studied by approximations and numerical methods close to what we might expect from Nature. The close interactions between stars define the core mechanism that determines the global evolution of dense stellar systems. These interactions are responsible for defining the timescale in which catastrophic phenomena happen, such as the core collapse of the system; particularly relevant for the formation of a gravitational capture, that eventually will evolve mostly due to the emission of gravitational radiation. Moreover, depending on the problem we are addressing we might need to add further layers of complexity. For instance, in the case of a GN the presence of gas can play an crucial role, so it needs to be considered, particularly in the massive black hole binary (MBHB) formation process. It has been put forward in the literature that this gas will distribute itself around each MBH in the shape of a disc. The formation of the disc structure around the MBHB is in particular a very important problem which has received very little numerical investigation until the presentation of this work. It is usually assumed that the gas is supplied via the accumulated infall of gaseous clouds on to the binary, and hence this gas is distributed in a disc-like structure around it. Hence, it is relevant to address the formation of binaries taking into account such a gaseous disc around the system in different orbits, and the interaction of the gas with the black holes, not just dynamically, but also via the accretion on to them. Motivated by the complexity and many open question of these fundamental problems, this thesis is (i) a detailed study of the non-linear dynamics that occur in dense stellar systems with state-of-the-art numerical techniques, (ii) a detailed study of the impact of gas on to the binary, in particular to address the role of circumbinary discs on the evolution of a MBHB, and (iii) how repeated infall events of gaseous clouds distribute and shape around such massive binaries, as well as the impact on the dynamical evolution of the binary itself. All of these topics are intertwined and I have worked in them in a parallel way during my PhD. The most remarkable findings of my work are that (i) the use of a softening parameter is critical to analyse the long-term evolution of a dense stellar system, with an important impact on the timescale in which crucial events happen, including the formation of binaries, (ii) the way binaries of MBHs accrete gas in counter-rotating circumbinary discs, will determine the evolution of the massive binary, and (iii) the formation of disc-like structures around these binaries in a GN is, to say the least, challenging. Also, episodic circumbinary structures will modify the orbital evolution of MBHBs, altering their associated gravitational merger timescale.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3852
http://dx.doi.org/10.15488/3818
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Black holes
Accretion
Stellar dynamics
Gravitational waves
Schwarzes Loch
Akkretion
Stellardynamik
Gravitationswellen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Fourier integral operators on non-compact manifolds
Doll, Moritz
We consider Fourier integral operators on non-compact manifolds and their applications, in particular in spectral theory. Fourier integral operators appear naturally as the solution operators of certain pseudodifferential evolution equations, such as the Schrödinger equation or the wave equation. For Euclidean space there are two important global pseudodifferential calculi: First there is the isotropic calculus, which contains the quantum harmonic oscillator, its inverse, and similar operators. We consider the solution operator to the dynamical Schrödinger equation with an isotropic pseudodifferential operator of order two and show how singularities and growth evolve with time. Moreover we show that for generic lower order perturbations of the harmonic oscillator the eigenvalues are more equally distributed then in the case of the unperturbed operator. The second important calculus, the scattering calculus, contains the Laplacian plus a bounded potential on asymptotically Euclidean manifolds. We define a class of geometric distributions that are related to the solution operators of the Klein-Gordon equation of quantum field theory and contain certain distributions that are appear in the scattering theory of the Laplacian. We show that these distributions have a symbol structure that admits an invariantly defined order and the existence of a principal symbol.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3702
http://dx.doi.org/10.15488/3670
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Fourier integral operators
harmonic oscillator
Weyl asymptotics
propagation of singularities
Fourier-Integraloperatoren
Harmonischer Oszillator
Weyl-Asymptotik
Fortpflanzung von Singularitäten
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Kohärente und dissipative Präparation von Quantenzuständen
Weimer, Hendrik
In den letzten Jahren wurden bei der Kontrolle von Quantenzuständen einzelner Atome, Moleküle und Spins in Festkörpern bahnbrechende Erfolge erzielt, und sogar quantenmechanische Verschränkung zwischen einzelnen Quantenobjekten beobachtet. Für eine Nutzbarmachung in Quantentechnologien, wie Quantensimulation oder Quantencomputing ist die Skalierung auf größere Teilchenzahlen die zentrale Herausforderung. Dabei stellen zu einer Dekohährenz des Quantenzustands führende Kopplungen an die Umgebung die größte Schwierigkeit dar. Die vorliegende Habilitationschrift umfasst wissenschaftliche Arbeiten, welche diese ungelösten Probleme auf zwei Arten adressieren. Zum einen werden neue Wege vorgestellt, wie sich durch die kohärente Kontrolle von Vielteilchensystemen der Einfluss von Dekohärenzprozessen mindern lässt. Zum anderen wird, wie sich kontrollierte Dissipationskanäle ausnutzen lassen, um Vielteilchenzustände mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu erzeugen.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3741
http://dx.doi.org/10.15488/3707
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quantum optics
open quantum systems
many-body physics
quantum information
quantum physics
Quantenphysik
Quantenoptik
Offene Quantensysteme
Vielteilchenphysik
Quanteninformation
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Light-matter interaction on the few- and sub-cycle timescale
Babushkin, Ihar
One of the main challenges in modern optics is to explore shorter times scales as well as to extend the frequency range to higher but also to lower frequencies. Last years, the time scales available have been shifted to the attosecond range — well below one femtosecond. The critical ingredient of this progress is the creation of strong few-, single- and even sub-cycle pulses. At the same time, the frequency range where few-cycle pulse generation is possible, quickly increases. In this work the author considers methods for generation of ultrashort few- and sub-cycle pulses in very different frequency ranges, from terahertz (THz) to vacuum ultraviolet (VUV) and for the possibilities to use these generated pulses to test the dynamics of light-matter interaction. In the case of ionization, new frequencies, so called Brunel harmonics, appear, providing a novel tool both as a source of short pulse in THz range, but also as a meter allowing to investigate the processes taking place inside ionization events. Contribution in both of these directions has been provided by the author, who showed how the elementary responses from attosecond-long ionization events form an interference pattern in frequency defining the THz spectrum. Furthermore, the author showed the possibility to use ultrashort pulses for novel ultrafast devices such as fast optical switches based on resonant interaction with atoms and molecules, despite the resonant effects often believed to be “slow”. In the waveguides geometries, the author demonstrated a new mechanism of a dramatic collapse of an optical soliton which gives birth to a very coherent supercontinuum, that is, a very broad spectrum, being compressible to sub-cycle pulses. The author also studied supercontinuum generation and related phenomena in the waveguide arrays and in a free space. The results allow a deeper insight into fundamental questions of nonlinear optics and strong field physics, at the same time opening up new perspectives for future applications of extremely short pulses.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4096
http://dx.doi.org/10.15488/4062
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CC BY 3.0 DE
strong light-matter interaction
ultrashort pulses
solitons
Ultrakurze Pulse
Ionization
Solitonen
Starke Licht-Materie Wechselwirkung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Crystalline silicon surface passivation using aluminum oxide : fundamental understanding and application to solar cells
Veith-Wolf, Boris Adrian
Schmidt, Jan
In the present thesis, different aspects of the silicon surface passivation provided by aluminum oxide (Al2O3) were investigated; from the fundamental understanding of the surface passivation especially on n-type silicon wafers to the implementation into "Passivated Emitter and Rear Cell" (PERC) solar cells.
München : Verlag Dr. Hut
2018
DoctoralThesis
Book
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3719
http://dx.doi.org/10.15488/3685
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silicon
aluminum oxide
surface passivation
Silizium
Aluminiumoxid
Oberflächenpassivierung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/39152022-12-02T08:12:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2963doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersionddc:510doc-type:DoctoralThesis
Existence and qualitative aspects of geophysical water waves
Matioc, Anca-Voichita
The object of geophysical fluid dynamics is the study of naturally occurring flows on the Earth. Most of the problems that arise are at the large-scale end, where either the rotation of the Earth or density differences (warm and cold air masses, fresh and saline waters) or both are of importance. In this regard, geophysical fluid dynamics comprises rotating-stratified fluid flows. This thesis consists of eleven research papers which are grouped into two parts. The first part is dedicated to the study of nonlinear capillary-gravity water waves traveling at the surface of rotational flows with rough vorticities or of flows with a vertical layering (continuous resp. discontinuous) of density, the emphasis being on developing a rigorous existence theory. The papers collected in the second part of the thesis investigate the existence and the qualitative properties of equatorial geophysical water flows with Coriolis effects in the so-called f-plane approximation. In this part we also present several explicit solutions describing equatorial water flows in the f-plane approximation in different geophysical scenarios −deep-water waves, edge waves, stratified flows− and we analyze their properties.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3915
http://dx.doi.org/10.15488/3881
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CC BY 3.0 DE
äquatoriale geophysikalische Wasserströmungen
Coriolis Effekte
nicht-lineare Kapillar-Gravitationswellen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Development and analysis of novel light trapping schemes in silicon solar cells
Schäfer, Sören
This work presents a detailed description and analysis of novel light trapping schemes, namely macroporous blind holes and diffuse rear reflectors with silicon nanopowder, for crystalline silicon solar cells. Electrochemical etching of macropores in n-type silicon is characterized and evaluated as a kerf-less wafering method in silicon. Furthermore, the impact of light trapping on the limiting efficiency of silicon solar cells is discussed.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3770
http://dx.doi.org/10.15488/3736
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4d330e4d7e300b66c952966270e818d2
CC BY 3.0 DE
anodization
light trapping
surface texture
silicon photovoltaics
surface passivation
electrochemical etching
Anodisierung
Lichteinfang
Oberflächentextur
Silizium-Photovoltaik
Oberflächenpassivierung
elektrochemisches Ätzen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Collective effects and superradiance in atomic ensembles
Roth, Alexander
This thesis contributes to the field of collective effects in atomic ensembles. We explore synchronization of superradiant lasers in different coupling configurations and study superradiance in off-resonantly probed atomic ensembles, where we take into account the complete level structure of alkali metal atoms. In the first part we introduce the superradiant laser and extend the discussion of synchronization of symmetrically coupled superradiant lasers to unidirectional coupled superradiant lasers. We show that synchronization is also present when we replace the superradi- ant laser couplings with classical channels, meaning the synchronization can be considered a classical effect. In the second part we generalize a widely used approximation method taking into account lower order atom-atom correlations — the cumulant expansion method — to a basis independent formalism. We implement this formalism in a Python program allowing us to numerically calculate the n-atom reduced density matrix and two-time correlation functions for ensembles of multi-level atoms. This method allows us to study the stationary state of an ensemble of off-resonantly probed alkali metal atoms with a ground-state manifold consisting of many hyperfine levels. We show that collective effects in light-matter interaction depends on the tensor-polarizability of atoms and therefore cannot be explained on the basis of two-level-approximations.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3890
http://dx.doi.org/10.15488/3856
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1c1e3ae1d1177ddfedcdc668db3dd05a
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0c92a891073ef986455731fc8e74e1fd
CC BY 3.0 DE
collective effects
atomic ensembles
superradiant lasers
synchronization
unidirectional coupled superradiant lasers
atom-atom correlation
cumulant expansion method
two-time correlation functions
light-matter interaction
tensor-polarizability
atomare Ensembles
superradianter Laser
Kumulanten Approximationsmethode
Atom-Atom Korrelationen
Zweizeitenkorrelationsfunktionen
Tensorpolarisierbarkeit
Mehrniveau-Atome
Synchronisation
kollektive Effekte
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Kontrolle der Pulsdynamik in modengekoppelten Hochenergie-Festkörperlasern
Control of the pulse-dynamics of a mode-locked high energy solid state laser
Bensch, Hauke Magnus
Kurzpulslaser werden aufgrund ihrer extrem hohen Spitzenleistungen bei gleichzeitig geringer mittlerer Leistung als hochpräzises Werkzeug sowohl in der Industrie als auch in der Forschung eingesetzt. Die energiereichen kurzen Laserpulse werden in Verstärkersystemen erzeugt, welche einen erheblichen technischen und finanziellen Aufwand mit sich bringen. Daher ist es von enormem Interesse, diese direkt im Laseroszillator ohne Reduzierung der spektralen Bandbreite erzeugen zu können, dessen Limitierung in der Pulsaufspaltung durch die Zwei-Photonen-Absorption im Absorber liegt. Im Rahmen dieser Dissertation wird die Auswirkung einer größeren Modenfläche auf dem Absorber untersucht, wodurch die Spitzenintensität im Fokus und damit der Einfluss der Zwei-Photonenabsorption reduziert werden soll. Da die reduzierte Puls-Energieflussdichte dazu führen kann, dass der Laser in den Bereich der Güteschaltung fällt, wird die Auswirkung einer Stabilisierung durch eine Regelelektronik auf das System untersucht. Dazu wird ein diodengepumpter Yb:CaGdAlO4 (Yb:CALGO) Laser aufgebaut, dessen Eigenschaften sowohl experimentell als auch durch numerische Simulationen untersucht werden. Bei den Experimenten haben sich schließlich der cw-Durchbruch im optischen Spektrum sowie die Fokusgröße im Verstärkungsmedium als begrenzende Größen bei der Skalierung der Pulsenergie herausgestellt, welche zusätzlich durch numerische Ergebnisse bestätigt werden. Darüber hinaus wird die harmonische Modenkopplung als alternative Technik untersucht, um ultrakurze Pulse sowohl mit hoher Spitzenintensität als auch hoher Repetitionsrate zu erzeugen. Hierbei wird sowohl die Teilung eines Einzelpulses und die anschließende Bewegung der Pulse gegeneinander als auch die Qualität und die Langzeitstabilität des harmonisch modengekoppelten Betriebs betrachtet. Um die Dynamik dieses Betriebs besser zu verstehen, wird die Bewegung zweier Pulse anhand eines numerischen Modells beschrieben.
Due to their extremely high peak power and low average power, short pulse lasers are used as high-precision tools in industry and research. The high energy short laser pulses are generated in amplifier systems, which entail considerable technical and financial expenditure. It is therefore of enormous interest to be able to generate these directly in the laser oscillator without reducing the spectral bandwidth, the limitation of which results from the pulse splitting due to the two-photon absorption in the absorber. In this dissertation the effect of a larger mode area on the absorber is investigated, whereby the peak intensity in focus and thus the influence of two-photon absorption is to be reduced. Since the reduced pulse energy flux density can lead the laser to fall into the area of Q-switching, the effect of stabilization by control electronics on the system is investigated. For this purpose a diode-pumped Yb:CaGdAlO4 (Yb:CALGO) laser is built, which properties are investigated both experimentally and by numerical simulations. In the experiments, the cw breakthrough in the optical spectrum and the focus size in the gain medium finally turned out to be the limiting variables for scaling the pulse energy, which is additionally confirmed by numerical results. Furthermore, the harmonic mode locking is investigated as an alternative technique to generate ultra-short pulses with both high peak intensity and high repetition rate. Here both the spliting of a single pulse and the subsequent movement of the pulses against each other as well as the quality and the long-term stability of the harmonically mode locked operation are considered. To better understand the dynamics of this operation, the motion of two pulses is described using a numerical model.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3774
http://dx.doi.org/10.15488/3740
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3774/3/Dissertation%20Hauke%20Bensch.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3774/5/DissertationBensch.pdf.txt
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31018dc7dd688a7af55f406aec394670
CC BY 3.0 DE
Two-photon absorption
ultra-short laser pulses
fundamental understanding of the mode coupling process and laser dynamics
numerical approximation and analysis
mode-locked lasers
diode-pumped solid-state laser
harmonically mode-locking
Zwei-Photonen-Absorption
ultrakurze Laserpulse
fundamentales Verständnis des Modenkoppelprozesses und der Laserdynamik
numerische Berechnungen und Analysen
modengekoppelter Laser
diodengepumpter Festkörperlaser
harmonische Modenkopplung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Thermal and magnetoelastic effects in magnetic tunnel junction
Yang, Hangfu
Heat dissipation in spintronic devices is currently a limiting factor for their further miniaturization, spurring scientists on seeking for more energy friendly mechanisms to manipulate spin. In this work, two new approaches for stimulating local spin or magnetization in a magnetic tunnel junction (MTJ), being a very important and industrially relevant device, are presented. The studies are based on thermal and magnetoelastic effects on the local spin of MTJs with the stimulus of heat pulses and acoustic pulses generated by femtosecond laser pulses. The information of the local spin, being included in the spin dependent electric conductance or resistance of the MTJ, is studied by time resolved and static resistance detection methods. Thereby, optically generated temperature and temperature gradient effects on the spin are considered separately. For the study of temperature effects, the temperature dependence of the resistance of the MTJ is employed. The measured resistance and temperature traces reveal that the resultant resistance change after laser excitation mainly results from temperature effects, which is supported by finite element simulations. Still, the local spin is also influenced by a temperature gradient effect. Based on the intrinsic magnetic properties of the MTJ, the temperature and temperature gradient effects can even be separated. The thermal effect on the magnetization can only be observed when the laser beam is focused directly on the MTJ, while the magnetization dynamics can be excited by acoustic pulses (surface acoustic waves) when the laser pulse hits the surface several μm away from the MTJ. The excited magnetization dynamics due to the magnetoelastic effect strongly depends on the laser heating position and applied magnetic field. Comparing the acoustic wave induced precession frequencies with precession induced by charge currents and with micromagnetic simulations, we identify spatially non-uniform magnetization modes localized close the edge regions as being responsible for the optically induced magnetization dynamics. Two acoustic pulses created by the laser even allow us to coherently control the magnetization precession. The study presented in the thesis shows that the manipulation of spins can be achieved with femtosecond laser pulse heating in a straightforward way. Additionally,the techniques employed in the study enable the use of MTJs for novel applications such as temperature and strain sensors with a large dynamic range.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3902
http://dx.doi.org/10.15488/3868
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31f1f407d7cd49788e6e69e981ae8cbb
CC BY 3.0 DE
magnetic tunnel juction
spin caloritronics
spin straintronics
femtosecond laser
Femtosekundenlaser
magnetische Tunnelbarrieren
thermische Auswirkungen
magnetoelastische Auswirkungen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/38882022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
State preparation and verification in continuously measured quantum systems
Lammers, Jonas
Hammerer, Klemens
Zeitkontinuierliche Messungen sind ein etablierter Teil und Grundlage vieler quantenoptischer Experimente. Diese Arbeit untersucht mögliche Ansätze zur Verwendung von Homodyn-Detektion von Licht für die effiziente Erzeugung und Verifikation von nicht-trivialen Quantenzuständen in unterschiedlichen Systemen. Im ersten Teil verwenden wir ein Feedback-Schema basierend auf der interferometrischen Messung von Licht und lokalem Feedback, um eine effektive Vielteilchenwechselwirkung mit inhärenter kollektiver Dissipation zwischen N lokalen Quantensystemen zu generieren. Unser oberstes Ziel ist es, dieses konzeptuell einfache Schema für die zuverlässige Erzeugung von verschränkten Vielteilchenzuständen zwischen voneinander entfernten, nicht-wechselwirkenden Quantensystemen zu nutzen, was die Voraussetzung für eine Reihe von Quanteninformationsprotokollen ist. Um die Machbarkeit dieses Vorhabens einzuschätzen, verallgemeinern wir ein bekanntes Feedbackprotokoll von einem Paar auf N Zwei-Level-Systeme und zeigen, dass es in der Tat deterministisch verschränkte Vielteilchenzustände erzeugt. Eine weitere wichtige Anwendung ist Quantensimulation, bei der ein leicht zugängliches System verwendet wird, um eine gewünschte Quantendynamik zu emulieren, die sonst nur schwer zu simulieren ist. Als konkretes Fallbeispiel zeigen wir, wie man eine effektive Ising- Wechselwirkung mit beliebiger Reichweite und Geometrie zwischen N Zwei-Level-Systemen realisiert und wir untersuchen den Effekt der resultierenden Dissipation. Im zweiten Teil zeigen wir, wie man Retrodiktion verwendet, also der Rückschluss auf Eigenschaften eines vergangenen Zustands aus zukünftigen Beobachtungen, um eine Aufzeichnung kontinuierlicher Messungen als instantane POVM-Messung des Anfangszustands eines observierten Systems zu interpretieren. Wiederholte POVM-Messungen an einem Ensemble identischer Quantenzustände können verwendet werden, um den zugrunde liegenden Dichteoperator mittels Zustands-Tomographie zu rekonstruieren. Dies erlaubt es, vorliegende nicht-trivialen Quantenzustände bei ausreichender Auflösung der POVM nachzuweisen. Wir konzentrieren uns auf lineare Systeme, leiten die Bewegungsgleichungen der Kumulanten von allgemeinen Quantenzuständen und POVM-Elementen her und zeigen, dass stabile Dynamik jeden Operator dazu bringt, im stationären Zustand zu einem Gaußschen Operator zu werden. Wir wenden die Retrodiktion auf ein optomechanisches System im Regime der schwachen Kopplung an. Hier zeigen wir, dass große Kooperativität, Cq > 1, und effiziente Homodyn-Detektion zusammen die Retrodiktion einer quantenrauschaufgelösten POVM ermöglichen, so wie sie auch die Erzeugung konditionaler gequetschter Zustände erlauben.
Time-continuous measurements are a well-established part and the foundation of many quantum optical experiments. This thesis explores possible approaches to use homodyne detection of light for the efficient preparation and verification of nontrivial quantum states in material systems. In the first part we employ a measurement-based feedback scheme using interferometric measurements of light and local feedback to generate an effective many-body interaction with inherent collective dissipation between N local quantum systems. Our ultimate goal is to use this conceptually simple scheme for the reliable preparation of entangled many-body states between distant non-interacting quantum systems, which is a prerequisite for a number of quantum information protocols. To gauge the feasibility of this endeavor we generalize a known feedback protocol from a pair to an array of N two-level systems, and show that it deterministically produces entangled many-body states. Another important application is quantum simulation where an easily accessible system is used to emulate a desired quantum dynamics that is too difficult to simulate otherwise. As a proof-of-principle we show how to realize an effective Ising interaction with arbitrary range and geometry between an array of two-level systems, and analyze the effect of the resulting dissipation. In the second part we show how to use retrodiction, i. e., the inference of knowledge about the past state from future observations, to interpret a record of continuous observations as an instantaneous Positive- Operator Valued Measure (POVM) measurement on the initial state of a monitored system. Repeated POVM measurements on an ensemble of identical quantum states can be used to reconstruct the underlying density operator via state tomography. This allows to verify the presence of nontrivial quantum states given sufficient resolution of the POVM. We focus our approach on linear systems, derive the cumulant equations of motion of general quantum states and POVM elements, and show that stable dynamics cause any operator to collapse to a Gaussian operator in steady state. We apply retrodiction to an optomechanical system in the weak-coupling regime. Here we show that large cooperativity, Cq > 1, and efficient homodyne detection together enable sub-shot noise resolution of the retrodicted POVMs, just like it enables the conditional preparation of squeezed states.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3888
http://dx.doi.org/10.15488/3854
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a55de8279e4ed692fb32e9cfac9fe3ab
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a55de8279e4ed692fb32e9cfac9fe3ab
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655836175f2d9687dec007fd733a75d3
CC BY 3.0 DE
entanglement generation
quantum simulation
quantum state verification
measurement-based feedback
Messbasiertes Feedback
Verschränkungserzeugung
Quantensimulation
Quantenzustandsverifikation
Retrodiction
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Hyperkähler manifolds of curves and l-hypercomplex structures
Lora Lamia Donin, Niccolò
Bielawski, Roger
Calderbank, David M.J.
In this work we focus our attention on the description of hyperkähler manifolds that arise as moduli spaces of curves inside twistor spaces that admit a fibration on the tangent bundle to the Riemann sphere. We characterize them completely and show a link with the theory of holomorphic completely integrable systems.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3907
http://dx.doi.org/10.15488/3873
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08be7d5975299f4cc36f93b3b0cbd3eb
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08be7d5975299f4cc36f93b3b0cbd3eb
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f031aaa9f027d2a0f83716dcc53f8c21
CC BY 3.0 DE
Hyperkähler Manifolds
Twistor Spaces
Matrix Polynomials
Spectral Curves
Hyperkählersche Mannigfaltigkeiten
Twistor Räume
Matrixpolynom
Spektrale Kurve
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Funktionale Schichten für den Ultrakurzpuls Bereich
Willemsen, Thomas
Hochtechnologische Laseranwendungen für den Ultrakurzpuls Bereich erfordern dielektrische Komponenten mit bestmöglichen Eigenschaften hinsichtlich des optischen Übertragungsverhaltens der Phaseneigenschaften und der laserinduzierten Zerstörschwellen. Zur Umsetzung dieser Forderungen steht nur eine begrenzte Anzahl binärer Materialien zur Verfügung. Insbesondere der Brechwert und die optische Bandkante sind fest durch das jeweilige Material defniert. Eine dringend erforderliche Steigerung der Leistungsverträglichkeit von Optiken bedarf somit neuartiger Konzepte, um den Brechwert oder die optische Bandkante gezielt einstellen zu können. Hierbei ist ein etablierter Ansatz der Einsatz von ternären Kompositen. Über das Mischungsverhältnis zweier binärer Materialien kann die optische Bandkante variiert werden. Nachteilig ist, dass der Brechwert durch das Komposit determiniert ist. Eine vielversprechende Alternative bietet daher die Herstellung von quantisierten Schichtstrukturen. Dabei wird ein hochbrechendes Material in eine Matrix eines niedrigbrechenden Materials eingebettet. Wird die Schichtdicke des hochbrechenden Materials dünn genug gewählt, so kann die Beweglichkeit der Elektronen eingeschränkt werden. Dieser für kristalline Halbleiter etablierter Ansatz wird in der vorliegenden Arbeit erstmals experimentell mit amorphen Materialien durchgeführt und auf komplexe dielektrische Systeme übertragen. Hergestellte amorphe quantisierte Schichtstrukturen zeigen eine spektrale Blauverschiebung bei Schichtdicken kleiner als 4 nm vom hochbrechenden Material. Die optischen Bandkanten korrelieren mit theoretischen Berechnungen auf Grundlage der Lösung der Schrödingergleichung. Ein entscheidender Vorteil gegenüber ternären Kompositen ist die Möglichkeit, für eine konstant gewählte optische Bandkante den Brechungsindex gezielt über die Nanolaminatstruktur einzustellen. Beispielhaft wurde eine quantisierte Schichtstruktur mit einer optischen Bandkante von 5 eV hergestellt, die mit 1,8 einen um 16 % höheren Brechwert erreichte als das ternäre Komposit derselben optischen Bandkante. Wie bei allen bisher untersuchten Oxiden steigt die laserinduzierte Zerstörschwelle linear mit der optischen Bandkante in den Nanolaminaten an. Die quantisierten Schichtstrukturen fnden Anwendung bei der Optimierung der Zerstörschwelle von anspruchsvollen phasenkomprimierenden Optiken. Hierbei werden hochbrechende Schichten im binären Design mit maximaler Feldstärke gezielt durch die neuartigen quantisierten Strukturen ersetzt. Mit dem Designkonzept wurde eine 1,9 fach höhere LIDT für die hergestellten Demonstratoren erreicht. Das vorgestellte Konzept scheint invariant gegenüber dem spezifschen Design und den eingesetzten Materialien zu sein und bietet somit die Möglichkeit der Herstellung von phasenkomprimierenden Optiken mit Zerstörschwellen für die nächste Generation von Hochleistungslaserspiegeln.
The current laser technology and its ultrashort pulse applications are driven by a continuous improvement which imposes strong demands on the required high end optical components. Especially, steadily growing power capabilities and the dispersion management of the phase of dielectric optics are crucial and can be optimized by the choice of the layer material as well as by the corresponding design. Taking into account the well-known available binary oxides the maximum power handling capability is reached. For further improvement new materials are needed. State of the art is the deposition of ternary composites by the simultaneous sputtering of two target materials. On this basis new materials can be sputtered with improved optical gap values. The fxed index of refraction determined by the chosen ratio of the target materials can be identifed as a major disadvantage. However, another possibility successfully applied for semiconductors to create new material properties is the use of the binary oxides itself. The electron confnement can be changed by reducing the physical thickness of the high refractive index material in the few nm range of a classical high low stack. Such materials can be considered as dielectric quantized nanolaminates. In this thesis the experimental application for amorphous materials is realized in fundamental studies and transferred to complex designs for the frst time. Manufactured amorphous quantized layer structures are characterized by a spectral blue shift with layer thicknesses of the high refractive index material less than 4 nm. The optical gaps correspond with simulations applying numerical solutions of Schrödinger equation. A decisive advantage is the possibility to tune the index of refraction for a fxed optical gap with respect to ternary composites. As an example, a quantized layer structure and a ternary composite with an equal optical gap of 5 eV can be compared. In this context the index of refraction of the novel layer structure can be tuned to 1,80 and offers an increase of 16 % compared to the ternary composite. In correlation with all previously shown oxides the laser induced damage is improved linearly with the optical gap for the quantized layer structures. The fundamental results are applied to decrease the electric feld strength in complex designs of chirped mirrors. Binary high refractive index layers are replaced by the modifed layer structures. An improvement of the laser induced damage threshold by a factor of 1,9 could be demonstrated with respect to an initial binary chirp mirror. The concept seems to be independent of the applied materials and the designs. It offers a promising possibility to manufacture chirp mirrors with improved damage thresholds for the next generation of high power optics.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3905
http://dx.doi.org/10.15488/3871
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3905/4/Willemsen2018.pdf.txt
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CC BY 3.0 DE
Quantized layer structures
ultra short pulse optics
laser induced damage threshold
Quantisierte Schichtstrukturen
Ultrakurzpuls Optiken
Laserinduzierte Zerstörschwelle
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Laser frequency stabilization for the sub-SQL interferometer
Hanke, Manuela Melanie
A century after the existence of gravitational waves was predicted by Albert Einstein in his general theory of relativity, the first direct detection was made on September 14 in 2015. Continuous upgrades and improvements of the Advanced LIGO (aLIGO) gravitational wave observatories have increased their sensitivity and made this detection possible. In the final sensitivity configuration, the detectors are limited by quantum noise. Prototypes are required to carry out further developments to reduce the noise level below quantum noise. In order to reach and subsequently surpass the Standard Quantum Limit (SQL) of interferometry, the AEI 10m Prototype facility was developed at the Albert Einstein Institute (AEI) in Hanover. The achievement of extreme stability in frequency of the laser source for the sub-SQL interferometer is required. For this purpose, a 21 m long, fully suspended triangular ring cavity was established to provide a stable length reference on which the laser frequency is stabilized. To reduce the frequency noise of the free-running laser, the scope of this thesis was the assembly and commissioning of the frequency reference cavity. The initial design has been improved to suppress the noise sources affecting the cavity length. To ensure continuous stabilization of the system, an automatic alignment of the input beam to the cavity was developed and implemented. The cavity optics are suspended as triple pendulums for isolation from seismic noise. Around the pendulum resonance frequencies from 0.5 Hz to 10 Hz, the cavity optics are actively controlled by means of a feedback control loop. This has been improved by the use of new digital filters for a degree of freedom dependent damping and reduced the mirror motion at the fundamental longitudinal resonance frequency to 2x10^-2 μm/sqrt(Hz). A further suppression of cavity mirror motion was achieved by implementing a new concept for active cavity length stabilization. This technique uses the mode cleaner feedback signal to control the length of the frequency reference cavity below 2 Hz by acting on the longitudinal motion of curved cavity mirrors. This damping improvement reduced the mirror motion to 2x10^-3 μm/sqrt(Hz). The triple suspensions are commissioned and the stabilization of the mechanical resonances is successful. In addition, a new concept of low-frequency cavity length control has been implemented. The foundations for achieving the performance of laser frequency stabilization have been established to enable the operation of the sub-SQL interferometer.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/3929
http://dx.doi.org/10.15488/3895
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3929/4/Thesis_Manuela.pdf.txt
d17b1b8a5520d58b8901a2111937e5f9
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/3929/2/license.txt
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Ground-based Gravitational Wave Detectors
AEI 10m prototype
Laser Frequency Stabilization
Frequency Reference Cavity
Erdgebundene Gravitationswellendetektoren
AEI 10m Prototyp
Laserfrequenz-Stabilisierung
Frequenzreferenzresonator
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/41172022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Multimode optomechanics in the strong cooperativity regime : towards optomechanical entanglement with micromechanical membranes
Moghadas Nia, Ramon
Quantum entanglement is an essential feature of quantum physics and an important resource for applications in quantum information processing and quantum communication, including prominent examples such as quantum teleportation and quantum cryptography, as well as for fundamental tests of quantum theory. This thesis explores the generation and verification of continuous wave optomechanical entanglement between a light mode and a multimode mechanical oscillator. The optomechanical system consists of a thin silicon nitride membrane placed within a high finesse Fabry-Pérot cavity. It is successively improved and verified to operate in the strong cooperativity regime, a necessary condition for the generation of entanglement. A pulsed-continuous verification protocol is applied to correlation measurements with strong cooperativity. The results demonstrate that the naive approach of filtering a single high-Q mode to obtain a witness for entanglement is not viable. The multimode nature of the mechanics has to be, and is, explicitly considered in the evaluations as well as spectral features of the detection scheme, thereby paving the way towards multimode optomechanical entanglement.
Quantenverschränkung ist ein wesentliches Merkmal der Quantenphysik und sie findet Anwendung in der Quanteninformationsverarbeitung und Quantenkommunikation. Prominente Beispiele hierfür sind Quantenteleportation, Quantenkryptographie sowie fundamentale Tests der Quantentheorie. Diese Arbeit befasst sich mit der Erzeugung und dem Nachweis von optomechanischer Verschränkung kontinuierlicher Variablen zwischen einer Licht-Mode und einem mechanischen Multimoden-Oszillator. Das optomechanische System besteht aus einer Siliziumnitrid-Membran, die sich in einem Fabry-Pérot Resonator mit einer hohen Finesse befindet. Das System wurde optimiert und operiert nachweislich im Bereich starker Kooperativität, einer notwendigen Bedingung für die Erzeugung von Verschränkung. Ein gepulst-kontinuierliches Protokoll zum Nachweis von Verschränkung ist auf Korrelationsmessungen im Bereich starker Kooperativität angewendet worden. Die Ergebnisse demonstrieren, dass der übliche Ansatz, bei dem eine mechanische Mode hoher Güte isoliert wird um Verschränkung nachzuweisen, nicht anwendbar ist. Der Multimodenaspekt der Membran muss und wird in der Auswertung explizit berücksichtigt, genauso wie spektrale Eigenschaften der Detektion, wodurch der Weg zu optomechanischer Multimodenverschränkung geebnet wird.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4117
http://dx.doi.org/10.15488/4083
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27d1ca6d216c0dcbc427df0cf574f3f3
CC BY 3.0 DE
optomechanics
quantum optics
quantum entanglement
Optomechanik
Quantenoptik
Quantenverschränkung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Atomic layer deposition for high power laser applications: Al2O3 and HfO2
Liu, Hao
Optical coatings are essential components reflecting or transmitting light in optical systems. Laser components demand more complex properties of optical coatings, such as precise thickness, uniformity over large area, weak absorption, high laser induced damage threshold (LIDT), low stress, high film density and so on. ALD process is investigated to deposit Al2O3 and HfO2 thin films. The film properties are studied and compared to Ion Beam Sputtering (IBS) Al2O3 and HfO2 single layer films. Anti-reflection coatings for 1ω-4ω of Nd: YAG laser are prepared with ALD HfO2/Al2O3 double layers. The anti-reflection coatings are characterized and compared to the coatings prepared by IBS HfO2/Al2O3. Both ALD HfO2 and Al2O3 have thickness with high resolution due to the self-terminating feature. Thin films can be controlled by counting the cycle number. Both ALD films have uniformity >99% in ϕ60 mm area. At 1064 nm, the ALD single layer films show absorption as weak as 3.7 ppm, and similar LIDT compared to the IBS films. Annealing at 300/400 °C promote the LIDT of ALD Al2O3 by 30%, but does not promote that of ALD HfO2. For 1ω-4ω of Nd: YAG laser, the ALD anti-reflection coatings have generally higher LIDT than IBS coatings. The LIDT of the ALD anti-reflection coating is limited by HfO2 film layer. The damage of both ALD single layers and anti-reflection coatings are induced by defects. ALD films, both single layers and multilayers, were found to have severe tensile stress. A model for the origin of the film stress is established. Taking advantage of the high LIDT and opposite stress of ALD and IBS films, a concept is proposed to develop high LIDT and stress compensated coatings with ALD Al2O3 and IBS SiO2. An anti-reflection coating consisting of 4 layers was prepared following this concept. The compensated stress is much smaller than either ALD Al2O3 or IBS SiO2 single layer. The LIDT of the multi-layer is lower than the single layers because of the defects introduced during shift between the ALD and IBS coating chambers. This concept has potential application in high power laser components if a proper coating plant is developed to reduce the defects. ALD films have high density, thus could be used as capping layer against vacuum-air-shift when the environment changes. The capping effect of ALD Al2O3 on evaporated Ta2O5/SiO2 multilayers was studied and discussed. The application of ALD films in nanolaminates and chirped mirror is discussed. The study in this thesis indicates the high versatility of ALD films for applications in high-power coatings.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4242
http://dx.doi.org/10.15488/4208
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4242/4/Dissertation_Liu.pdf.txt
4044b13262aea9969362841abc8c7fa1
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f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4242/3/Dissertation_Liu.pdf
2a6de86ed3098f1e065bcf62fe424e2a
CC BY 3.0 DE
anti-reflection coating
weak absorption
stress
film density
atomic layer deposition
Al2O3
HfO2
Antireflexschichten
geringe Absorption
laser induced damage
Spannung
Filmdichte
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/42382022-12-02T07:47:02Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Ionenstrahlzerstäubte Materialmischungen zur Herstellung von spannungsfreien, optischen Schichtsystemen auf flexiblen (PMMA-) Substraten
Gauch, Melanie
Durch den aktuellen Trend zu Polymeren und damit einhergehend zu flexiblen Materialien steht die optische Dünnschichttechnik vor neuen Herausforderungen. Mithilfe der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), wie zum Beispiel der Ionenstrahlzerstäubung, können heutzutage qualitativ hochwertige optische Beschichtungen hergestellt werden. Diese Beschichtungen bestehen in der Regel aus Oxiden, die sich durch eine große Transparenz und eine hohe chemische Stabilität auszeichnen. Zum Beschichten von Polymeren sind Oxide jedoch nur bedingt geeignet, da oxidische Schichten meistens eine hohe Eigenspannung haben. Diese Spannung, in Kombination mit einer mäßigen Haftung zwischen Schicht und Polymersubstrat, führt zu Defekten wie z.B. Ablösung und Rissbildung in der Schicht. Auf flexiblen Substraten sind die Eigenspannungen noch problematischer, da bereits geringfügige Spannungen im Bereich von 100 MPa zu einer Verformung des Substrats führen. Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung von Beschichtungsmaterialien, mit denen flexible Substrate defektfrei beschichtet werden können, sowohl mit Einzelschichten als auch mit Mehrschichtsystemen. Dazu werden mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes benötigt, die entweder spannungsfrei oder mit konträrer Spannung hergestellt werden können. Da reine Oxide aufgrund der hohen Eigenspannungen ungeeignet sind, wurden Beschichtungen aus Polymer und Polymer-Oxid Mischungen untersucht. Als Beschichtungsverfahren kam hierbei die Ionenstrahlzerstäubung zum Einsatz, da diese aufgrund der geringen Temperaturbelastung der Substrate ideal geeignet ist, um Polymere wie zum Beispiel Polymethylmethacrylat (PMMA)-Folie zu beschichten. Einzelschichten mit guten optischen Eigenschaften wurden mithilfe eines Polytetrafluorethylen (PTFE)-Targets realisiert. Ionenstrahlzerstäubtes PTFE wurde bisher noch nicht für optische Anwendungen verwendet, obwohl sich die PTFE-Schichten als hoch transparent darstellten. Im Gegensatz zu oxidischen Schichten sind sie zudem nahezu spannungsfrei sowie sehr flexibel. Auf dieser Basis konnten anschließend Einzelschichten aus den Materialmischungen PTFE und Tantalpentoxid (Ta2O5) bzw. PTFE und Aluminiumoxid (Al2O3) realisiert und charakterisiert werden. Mit Extinktionskoeffizienten im 10-5 Bereich sind diese Materialmischungen ebenfalls für optische Anwendungen gut geeignet. Bei beiden Materialien kann die Spannung der Schicht durch Anpassen des Mischverhältnisses in einem weiten Bereich eingestellt werden. Dadurch konnten flexible Einzelschichten auf PMMA-Folie hergestellt werden, die eine Biegung mit einem 10 mm Radius defektfrei überstehen. Ebenfalls wurde im Rahmen dieser Arbeit erstmals ein spannungsfreies Mehrschichtsystem mit definierten optischen Eigenschaften berechnet und realisiert.
Because of the current trend towards polymers and flexible materials the optical thin film technology faces new challenges. By means of the physical vapour deposition (PVD) and particularly ion beam sputtering various inflexible substrates can be coated with stable and high-quality optical coatings. Usually, these coatings consist of oxides which are characterized by a high transparency and chemical stability. In order to coat polymer substrates oxides are suitable to only a limited extent because of the high stress of oxide coatings. This high stress is mostly negligible when using inflexible glass substrates with a good adhesion between coating and substrates. In contrast, the adhesion between coating and polymer substrates is strongly decreased which causes delamination and crack formation in order to lower the stress. In case of coatings on flexible substrates like Polymethyl methacrylate (PMMA) foil the coating stress is a dominant effect, since even a small coating stress of about 100 MPa leads to deformation of the substrate. Therefore, the goal of this work was the development of coating materials with adapted coating stress in order to produce defect free single- and multilayer coatings with good optical quality. For this reason, two materials with different refractive indices are needed at least. Additionally, the materials have to be stress free or with balanced tensile and compressive stress. Pure oxides are not suitable because of the high stress. Therefore, coatings consisting of polymers and polymer-oxide mixtures were investigated. The coatings were produced with ion beam sputtering (IBS) because it is well suited for the production of coatings on polymer substrates due to the low temperature of the substrates during the process. Single layers with good optical quality were produced from a Polytetrafluoroethylene (PTFE) target. Until now, ion beam sputtered PTFE coatings were not used for optical applications although it turned out that the PTFE coatings have a high transparency. Contrary to oxides sputtered PTFE is nearly stress free and highly flexible. On this basis mixtures of PTFE and tantalum pentoxide (Ta2O5) or aluminium oxide (Al2O3) could be realised and characterized subsequently. With an extinction coefficient in the 10-5 region both material mixtures are well suitable for optical applications. The coating stress depends on the mixing ratio and can be tailored in a wide area. As a result flexible single layers could be coated on PMMA foil, which are defect free after bending with a radius of 10 mm. Furthermore, a stress free multilayer coating with predefined optical properties could be designed and produced within this work.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4238
http://dx.doi.org/10.15488/4204
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4238/3/Dissertation-Gauch-genehmigt.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4238/1/Dissertation-Gauch-genehmigt.pdf
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CC BY 3.0 DE
Ion beam sputtering,
coating stress
flexible substrates
Ionenstrahlzerstäubung
Schichtspannung
PTFE
flexible Substrate
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/41902022-12-02T08:12:00Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Type-II Zeeman Slower and design and construction of a cryogenic buffer gas beam source
Petzold, Maurice
Ultrakalte Moleküle versprechen neue Einsichten in diversen Forschungsfeldern die von kontrollierter ultrakalter Chemie über Präzisionsmessungen paritätsverletzender Effekte bis hin zu stark korrelierten dipolaren Quantenvielteilchensystemen reichen. Jedoch verbieten die zusätzlichen Freiheitsgrade der Rotation und Vibration von Molekülen, den direkten Transfer atomarer Kühltechniken. Das direkte Laserkühlen von Molekülen hat dennoch eine rasante Entwicklung in den letzten Jahren erlebt und schloss die Lücke zwischen kryogenen Temperaturen und dem ultrakalten Regime. Der limitierende Faktor in derzeitigen Experimenten ist die niedrige Anzahl an Molekülen die in die initiale magneto-optische Falle geladen werden. Daher gibt es eine hohe Nachfrage an Quellen von kalten und langsamen Molekülen mit hohem Fluss. In der vorliegenden Arbeit wird über eine neue Methode zum Abbremsen laser kühlbarer Moleküle auf einem Typ-II Übergang durch die Spontankraft berichtet, welche vom atomaren Zeeman-Abbremser (Zeeman-Slower) inspiriert ist. Das neue Typ-II Zeeman-Slower Schema beruht auf der Entkopplung der atomaren Drehimpulse im Paschen-Back Regime und der daraus resultierenden vereinfachten Energieniveaustruktur. Das Schema erlaubt die Brem- skraft geschwindigkeitsselektiv anzuwenden und eine breite Verteilung an Geschwindigkeit- sklassen als Funktion des Ortes in einem inhomogenen Magnetfeld anzusprechen. Drei- dimensionale Monte Carlo Simulationen zeigen eine Kompression der eindimensionalen Geschwindigkeitsverteilung und ein kontinuierliches Abbremsen zu Geschwindigkeiten die ein Fangen in molekularen magneto-optischen Fallen erlauben. Die Durchführbarkeit wurde an einem atomaren Testexperiment gezeigt, welches Typ-II Zeeman-Slowing auf der D1-Linie von 39K zeigt und einen Fluss von ΦII = 3.3 · 109 s−1cm−2 unter 35m s−1 erreicht. Die longitudinale Geschwindigkeitsverteilung wird dabei in ein schmales Geschwindigkeitsfenster mit einer longitudinalen Temperatur von Tk = 270mK kompressiert. Damit ist es die erste experimentell realisierte Technik die kontinuierliches und dissipatives Abbremsen in molekülähnlichen Energieniveaustrukturen erlaubt. Die experimentelle Realisierung von Weisslicht abbremsen im gleichen experimentellen Aufbau resultiert in einem Fluss von Φw = 1.5 · 108 s−1cm−2 dies ist einen Faktor 20 kleiner als der erreichte Fluss des Typ-II Zeeman-Slowers. Der traditionelle Typ-I Zeeman-Slower, dessen Implementierung in einer Typ-II Energieniveaustruktur unmöglich ist wurde ebenfalls als Vergleichspunkt realisiert. Ein Fluss von ΦI = 5.5 · 109 s−1cm−2 wurde erreicht, was nur einen Faktor 1.66 höher liegt als in dem Typ-II Schema. Die Unterschiede der verschiedenen Bremsmethoden werden mit Hilfe von Monte Carlo Simulationen , welche die experimentellen Beobachtungen reproduzieren, identifiziert und als Resultat der unterschiedlichen Effizienz mit der die Spontankraft angewendet wird beschrieben. Als erster Schritt hin zu einer Implementierung des Typ-II Zeeman Slowers mit Molekülen wurde eine laserablations geladene kryogene Puffergaszelle konstruiert und aufgebaut. Das Flussfeld des Puffergases wurde simuliert und die Wirbelbildung und ihre Verhinderung im Flussfeld untersucht. Eine erste Charakterisierung mit atomaren Pulsen aus 39K wurde durchgeführt und eine gute Übereinstimmung mit dem hydrodynamischen “Sudden-Freeze” Modell, erweitert mit einer Geschwindigkeitsverschiebung, wurde gefunden. Eine Erklärung von “multi-peak” Strukturen in den atomaren Pulsen wird vorgeschlagen, die diese als hydrodynamischen Effekt der Expansion des abladierten Materials und dem daraus folgenden Einfluss auf das Gesamtflussfeld der Puffergaszelle beschreibt.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4190
http://dx.doi.org/10.15488/4156
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4190/3/Thesis.pdf.txt
b5e3d6c470575f4769b3044d2ff3c160
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4190/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4190/1/Thesis.pdf
0d4c9c0589006c4358694bb98fb0bac7
CC BY 3.0 DE
laser cooling
ultracold molecules
molecular beam slowing
molecular quantum gases
Laserkühlen
ultrakalte Moleküle
Molekularstrahlabbremsen
molekulare Quantengase
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/43142022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Non-Abelian quasi-particles in electronic systems
Borcherding, Daniel
Frahm, Holger
Ever since the proposal of Kitaev for decoherence-free quantum computing based on non-Abelian anyons physical realizations of these exotic particles have been investigated extensively. Starting from one-dimensional models of interacting fermions with different symmetries the emergence and condensation of $\mathfrak{su}(2)_{N_f}$, $\mathfrak{su}(3)_{N_f}$ and $\mathfrak{so}(5)_{N_f}$ anyons is studied in the framework of integrable perturbed WZNW models. For sufficiently small temperatures and fields non-Abelian anyons residing on massive solitonic excitations are identified by their quantum dimension. By tuning the external fields the density of anyons can be increased continuously to study the effect of interactions between them. For each model the conformal field theories describing the various collective states of the interacting anyons are determined and a phase diagram for the anyonic modes is proposed.
Seit dem Vorschlag von Kitaev zu dekohärenzfreien Quantencomputern basierend auf nicht-abelschen Anyonen wurden physikalische Realisierungen dieser exotischen Teilchen ausgiebig erforscht. Ausgehend von eindimensionalen Modellen für wechselwirkende Fermionen mit unterschiedlichen Symmetrien wird die Entstehung und Kondensation von $\mathfrak{su}(2)_{N_f}$, $\mathfrak{su}(3)_{N_f}$ und $\mathfrak{so}(5)_{N_f}$-Anyonen im Rahmen von integrablen gestörten WZNW-Modellen untersucht. Für hinreichend kleine Temperaturen und Felder werden nicht-abelsche Anyonen, die an massive solitonische Anregungen gebunden sind, über ihre Quantendimension identifiziert. Durch Einstellen der externen Felder kann die Dichte der Anyonen erhöht werden, um den Effekt von Wechselwirkungen zwischen ihnen zu untersuchen. Für jedes Modell werden die konformen Feldtheorien, welche die verschiedenen kollektiven Zustände der wechselwirkenden Anyonen beschreiben, bestimmt und ein Phasendiagramm für die anyonischen Moden vorgeschlagen.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4314
http://dx.doi.org/10.15488/4280
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4314/4/Dissertation_Daniel_Borcherding.pdf.txt
e66587535a62488c9f9aaffcb66c7177
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4314/2/license.txt
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ce2d81b88dbe56c692c25eb97ef1d829
CC BY-NC-ND 3.0 DE
anyons
WZNW models
anyon condensation
Bethe-Ansatz
Anyonen
WZNW-Modelle
Anyonen-Kondensation
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Stochastic mortality modelling with cointegrated vector autoregressive processes and characterizations of logistic-type hazard rate distributions
Salfeld, Thomas
This thesis is devoted to stochastic mortality modelling. The first part considers the popular family of GAPC models and identifies several conceptual difficulties of most well-established models. The GAPC models are embedded in the framework of generalized linear models. However, the vast majority of the literature only considers the canonical link function and by that omits an important modelling factor. In our study, we also incorporate a non-canonical link function and demonstrate its advantages on the fitting performance. While the first part focuses on the static component of the modelling approach, where the main objective is to identify the influencing factors that drive the mortality structure, the second part is devoted to the dynamical part of the modelling approach. For the proposed model we identify appropriate multivariate stochastic processes for the dynamics of the involved stochastic factors. We study cointegration relations between the individual components and compare the forecasting performance with the common GAPC approach. The last part of this thesis can be considered independently of the previous content. There, we provide an extensive characterization of the lifetime distribution which is induced by logistic-type hazard rates of the proposed Kannisto model. Furthermore, we reveal multiple connections to other well-known lifetime distributions.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4360
http://dx.doi.org/10.15488/4321
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4360/3/Dissertation_Salfeld.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4360/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4360/1/Dissertation_Salfeld.pdf
b5f8e4a1cb6547002ffb8301a90bb08a
Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
stochastic mortality modelling
cointegrated vector autoregressive processes
logistic hazard rate functions
stochastische Mortalitätsmodelle
kointegrierte vektorautoregressive Prozesse
logistische Hazard-Raten-Modelle
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/44742022-12-02T08:05:51Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Inertial noise post-correction in atom interferometers measuring the local gravitational acceleration
Richardson, Logan Latham
Exploiting the quantum nature of atoms through the use of matter-wave interferometry has lead to the development of devices sensitive to, among other things, the local gravitational acceleration. Measurements of the gravitational acceleration have applications ranging from detection of subterranean density di erences to observation of general relativistic e ects. Light-pulse atom interferometers provide an absolute measurement of the gravitational acceleration with a sensitivity competitive and even surpassing the performance of classical sensors. The advantages of atom interferometers as inertial measurement devices have lead to e orts in increasing sensitivity and decreasing the physical dimensions of the measurement head, allowing them to be more transportable for eld use applications. With increasing sensitivity, it becomes more critical to address the noise source limitations a ecting the measurement, speci cally the in uence of ground motion on measurements. Vibrations coupling into the inertial reference add a time varying phase shift uncommon to the paths of the interferometer. This limitation is especially pertinent to transportable atom gravimeters measuring in the eld where inertial noise is typically far higher than in relatively quiet laboratory environments. Within this work, implementation and demonstration of inertial noise post-correction in an atom interferometer is shown within low inertial noise environments and simulated strong motion environments. For a high pulse separation time atom interferometer (T = 78 ms) post-correction yielded an increase in the short term stability from 4.4 x 10 ̄6 m/s2/√Hz to 9.2 x 10 ̄7 m/s2/√Hz. This method was reproduced with a di erent motion sensor to perform post-correction in a high motion environment, generated by introducing additional movement onto the inertial reference. By performing post-correction in the high motion environment, we were able to show an increase of short term stability of γ = 73.8. Current limitations to the post-correction resulted from self noise resolution limitations and spectral resolutions limitations. Beyond corrections with commercially available sensors, this work demonstrates the rst post-correction with a next generation compact optomechanical sensor. This optomechanical sensor is formed from monolithic fused silica capable of sensitively measuring accelerations of a harmonic oscillator test mass, which can be read-out optically. This novel motion sensor has the advantage to any previously shown sensor used for post-correction in the capacity that it is vacuum compatible, insensitive to magnetic elds and has the potential to be implemented directly into the inertial reference. In this work, inertial noise post-correction in a simulated high motion environment is shown, correcting from a short term stability of 8 x 10 ̄3 m/s2/√Hz to 5 x 10 ̄4 m/s2/√Hz. Post-correction was limited by the parasitic cavities within the ber required for optical read-out of the harmonic oscillator displacement and intensity noise uctuations of the source laser. The results shown within this work are congruent with previous works on atom chip gravimeters, both of which help move towards portable hand-held gravimeter measurement heads capable of sensitive inertial measurement.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4474
http://dx.doi.org/10.15488/4434
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4474/4/Thesis_LR.pdf.txt
e22ea335203e5f6d0786c34d3167696f
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4474/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4474/3/Thesis_LR.pdf
860b3c7e513453fec5ca32fc671b0fc0
CC BY-NC 3.0 DE
gravimetry
Optomechanical sensors
Gravimetrie
atom interferometry
Optomechanische Sensoren
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/44952022-12-02T08:05:50Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Fiber amplifiers at 1.5 μm for laser sources in next-generation gravitational wave detectors
de Varona Ortega, Omar
After the first direct detection of gravitational waves (GWs) in 2015, the feasibility of GW-astronomy as a complementary method to carry out astrophysical and cosmological observations on a regular basis has been reaffirmed. However, ultra-sensitive detectors are required to reliably develop GW-astronomy. A major upgrade proposed to increase the sensitivity of next-generation gravitational wave detectors (GWDs) relies on cryogenically cooling of the optical components to reduce the thermal noise. This upgrade requires the substrate material to be crystalline silicon and this, in turn, requires laser sources at wavelengths above 1.5 μm. In this context, research and development of single-frequency high-power laser sources with high TEM00 mode content must be carried out. This thesis is focused on the investigation of Er3+-doped and Er3+:Yb3+-codoped fiber amplifiers (EDFAs and EYDFAs) around 1.5 μm for next-generation GWDs. Er3+ is widely used as an active dopant in fiber amplifiers in the region between 1.5 μm and 1.6 μm due to its convenient emission spectrum. However, an analytical model to describe its optical transfer functions considering the involved energy levels when pumped at 976nm (i.e., 4I11/2, 4I13/2 and 4I15/2) had not been reported yet. In this thesis, an analytical model to describe the optical-to-optical transfer functions of EDFAs is developed and used to study the gain and phase dynamics of the amplifier. The results prove the influence of the non-radiative transition in the optical transfer functions and a linear relation between the output power and the effective lifetime of the meta-stable energy level 4I13/2. The predictions of the model were in good agreement with the experimental measurements. When Er3+-doped fibers are codoped with Yb3+, the pump power absorption is dramatically enhanced, enabling higher optical efficiency and gain levels. However, at high pump power levels, EYDFAs are prone to develop excess amplified spontaneous emission in the Yb3+ emission band (i.e., between 1.0 μm and 1.1 μm), which limits the output power at 1.5 μm and can turn the system unstable. In this regard, the benefits of the so-called off-peak pumping scheme (i.e., pump at a wavelength different from that of the maximum absorption) were investigated in this thesis. A double-clad EYDFA pumped at 940nm was built and characterized considering the requirements of GWDs. For the first time, an output power of 100W in the linearly-polarized TEM00 mode at 1.5 μm was achieved in single-frequency operation using an all-fiber setup. Core-pumping fiber amplifiers effectively increases the pump absorption with respect to cladding-pumped systems due to a perfect spatial overlap of the pump light with the gain medium. Nonetheless, it requires single-mode pump sources. To date, single-mode diodes at 9xxnm only provide a maximum power of around 1 W, which relegates the implementation of core-pumped fiber amplifiers to low power systems. In this thesis, a fiber laser at 1018nm has been used to core-pump a single-mode and single-frequency EYDFA at 1556nm for the first time. The method is equivalent to an off-peak pumping scheme in which the pump wavelength is longer than the maximum absorption peak wavelength rather than shorter. Additionally, a photodarkening-like phenomenon was observed for the first time in an EYDFA at 1.5 μm. The core-pump concept with high pump power levels is a promising alternative for purely single-mode amplifiers up to tens of watts.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4495
http://dx.doi.org/10.15488/4455
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4495/4/Dissertation_de_Varona.pdf.txt
b74eb801769fdb403d5add6c14dc27c8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4495/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4495/3/Dissertation_de_Varona.pdf
ef0c4da4d7a52aac32757eedf2db1a91
Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Fiber amplifiers
single-frequency
gravitational wave detectors
Faserverstärker
einfrequent
Gravitationswellendetektor
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/44962022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Disturbed witnesses in quantum complexity theory
Dziemba, Friederike Anna
QMA is the complexity class of computational problems that are efficiently verifiable by a quantum algorithm with the help of a witness in contrast to the smaller class BQP of problems efficiently solvable by a quantum algorithm without a witness. Like their classical counterparts NP and P, the class QMA is believed to be strictly larger than BQP, but the definitive answer remains one of the most fundamental open problems of complexity theory. An equality of QMA and BQP would imply that quantum computers can solve many physically and logically relevant problems efficiently, including the Local Hamiltonian problem and the Satisfiability problem for Boolean formulas. New approaches to gain more insight into the structure of BQP and QMA as well as which witness forms are sufficient for QMA are hence worth pursuing. This thesis comprises three research focuses: Firstly, we extend the uniform diagonalization theorem to complexity classes of promise problems in order to construct strictly intermediate problems between QMA and BQP under the assumption that these classes are unequal. The existence of strictly intermediate problems motivates our definition of noisy QMA classes, which form hierarchies of intermediate classes between QMA and BQP by restricting the witnesses to outputs of certain quantum channels. In our second research focus we apply the tool of concatenated coding to prove a bound on the witness noise up to which QMA stays robust. Besides a bound for general i.i.d. channels, we can prove that QMA stays robust if each witness qubit is disturbed by 18 % depolarizing or 27 % dephasing noise, while for complete depolarization or dephasing the noisy class obviously collapses to BQP and QCMA, respectively. In the third research focus we interpret the famous QPCP conjecture as robustness of the class QMA against high witness disturbance. Moreover, we consider a multiprover protocol by Fitzsimons and Vidick that constitutes a first step towards an important alternative formulation of the QPCP conjecture and achieve a reduction of the number of provers and an improvement of the acceptance probability for this protocol.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4496
http://dx.doi.org/10.15488/4456
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4496/4/phd_thesis_dz.pdf.txt
f7bb6af2f0144b4c2ccc7e8ff17fe4d2
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4496/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4496/3/phd_thesis_dz.pdf
88b469dec12a0334567d41bf6c15de80
CC BY 3.0 DE
quantum information
quantum complexity theory
verifying protocols
quantum Arthur-Merlin games
uniform diagonalization theorem
concatenated coding
quantum PCP conjecture
Quanteninformation
Quantenkomplexitätstheorie
QMA
BQP
verifizierende Protokolle
Quanten-Arthur-Merlin-Games
Uniformes Diagonalisierungstheorem
Verschachtelte Kodierung
Quanten-PCP-Vermutung
Multiprover-Games
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/45922022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Nonequilibrium spin noise spectroscopy on single quantum dots
Wiegand, Julia Susan
All optical spin noise spectroscopy is typically used to extract the virtually undisturbed spin dynamics from measurements of spin fluctuations in thermal equilibrium. In this thesis, the method is applied to study spin fluctuations in single positively charged InGaAs quantum dots beyond thermal equilibrium conditions, in view of the spin-photon interface provided by the optical transition. Spin noise spectroscopy with a resonantly driven optical transition additionally reveals the spin dynamics in the optically excited state, enables the characterization of the optical transition, and unveils a charge occupation noise which is naturally inherent in optically driven semiconductor quantum dots. The spin noise measurements in combination with a theoretical model show that the average spin relaxation rate of the optically driven spin is a mixture of hole-spin relaxation in the ground state and electron-spin relaxation in the excited state. The electron-spin relaxation is found to be on the order of a few 10 MHz, and dominates the average spin relaxation rate under quasi-resonant excitation. The dependence of spin dynamics and noise power on the laser detuning is used to determine saturation intensity, line width, and inhomogeneous broadening of the optical transition. It is shown that the unfavorable inhomogeneous broadening due to charge fluctuations in the quantum dot environment becomes very small and can even be absent in high-quality samples with a very low quantum dot density. Beyond the spin relaxation, the spin noise under quasi-resonant driving furthermore contains an additional contribution which is assigned to the temporary escape of the resident hole in the quantum dot. The detailed analysis of this occupation noise shows that the hole escape is initiated by non-radiative Auger recombination. The subsequent reoccupation of the quantum dot depends crucially on the solid-state environment. The intrinsic Auger rate is determined to be about 2 to 3 MHz for holes in InGaAs quantum dots. The reoccupation of the quantum dot by a hole is in general found to be slow in the investigated weakly p-doped sample, i.e., on a timescale of a few microseconds. In particular, it is shown that the presence of an ionized acceptor in the close vicinity of the quantum dot can significantly prolong the reoccupation time to several tens of microseconds as the result of a hole-capture competition between ionized acceptor and quantum dot.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4592
http://dx.doi.org/10.15488/4550
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4592/3/dissertation_wiegand.pdf.txt
a1f3f1693883fefcd1f014f6487b710b
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ccaf504262ee860f48d63b7cd9001eb3
CC BY 3.0 DE
laser spectroscopy
quantum dot
spin dynamics
Laserspektroskopie
Quantenpunkt
Spindynamik
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/47412022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
An experiment apparatus for the production of ultracold bosonic dipolar ground state 23Na39K molecules and Feshbach spectroscopy in a cold mixture of 23Na and 39K
Hartmann, Torsten
The field of ultracold matter has developed rapidly over the course of the past twenty to thirty years. One outstanding achievement has been the realisation of Bose-Einstein condensation (BEC) only 23 years ago. Many other fascinating observations of quantum phenomena have been made at an incredibly fast pace using ultracold atomic samples with contact force interactions as a testbed. Due to the rapid successes of all these experiments on atomic ensembles, researchers began to aim for more elaborate inter-particle interactions.
A possible additional one is the dipole-dipole interaction (DDI), the long-range character of which stands out in comparison to the contact interactions. Moreover, DDI is anisotropic and the possibility to tune the direction of the dipoles in the experiment as well as the interaction strength promises the possibility to study a plethora of new quantum phenomena.
In recent years, several experiments using different combinations of alkali atoms to create ground-state hetero-nuclear molecules in the ultracold regime have been set up, following the pioneering work on KRb molecules. Of all possible combinations of two alkali atoms, NaK combines the advantages of a high induced electric dipole moment of 2.72 Debye, chemical stability of the ground-state molecules, the possibility to realise bosonic as well as fermionic molecules and a large knowledge base for cooling and trapping of the two atomic species.
This thesis reports on the development and construction of an experiment apparatus for the production of ultracold bosonic dipolar ground state 23Na39K molecules. This includes the setup of an ultra-high vacuum (UHV) system, several laser light sources, microwave (MW) and radio frequency (RF) antennas and electronics to control the various components of the experiment. The system pre-cools the atomic samples of 23Na and 39K and loads them into a dual-species three-dimensional magneto-optical trap (3D MOT). After a transfer to a magnetic quadrupole trap, the mixture is cooled by forced MW evaporation until three-body losses limit dual-species operation at high densities and zero magnetic field. Using the pure optical trapping potential of a crossed optical dipole trap (cODT) and RF- state-transfer, the scattering properties of the bosonic mixture of 23Na+39K are investigated in extensive atom loss measurements for a magnetic field range from 0 to 750 G. Several Feshbach resonances, zero crossings of the interspecies scattering length and inelastic loss features in many different scattering channels are identified. The results of this study are used to refine the molecular potentials of NaK and to produce a dual-species quantum-degenerate mixture of two BECs in the state (f = 1, mf = −1) of 23Na + (f = 1, mf = −1) of 39K. The measurements and refined molecular potentials will considerably aid in the future realisation of 23Na39K molecules in their absolute ground state.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4741
http://dx.doi.org/10.15488/4699
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4741/4/DissTH.pdf.txt
abf5df024249137ab21b34db43f3bf18
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CC BY 3.0 DE
dipolar systems
Feshbach resonances
quantum degenerate mixtures
dipolare Systeme
Feshbach-Resonanzen
quantenentartete Mischungen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/47982022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Untersuchungen zur Implementierung der Raman-Spektroskopie für die Diagnostik am Innenohr
Höhl, Martin Ulrich
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Anwendung von Raman-Spektroskopie als Hilfsmittel in der klinischen Diagnostik von Hörbeeinträchtigungen. Erst seit kurzem ist bekannt, dass die pathophysiologischen Parameter, die den verschiedenen Krankheitsbildern zugeordnet werden können, mit Konzentrationsänderungen bestimmter Innenohrproteine korrelieren. Untersuchungen dieser Proteine sind bisher nur invasiv (durch Probenentnahme) möglich. Das Ziel war die experimentelle Etablierung einer nichtinvasiven Spektroskopie zur Identifizierung dieser Moleküle durch die Rundfenstermembran hindurch, die das Innenohr nach außen abschließt. Zunächst wurden die optischen Eigenschaften dieser Membran bestimmt, um die für die Raman-Spektroskopie optimale Anregungswellenlänge von Proteinen durch die Membran zu ermitteln. Die technische Umsetzung der Spektroskopie im Innenohr wurde aufgrund des geringen Platzes im Ohr über ein maßgeschneidertes Glasfaserbündel realisiert. Die Spitze des Bündels besteht aus verschiedenen Optiken, die die Anregung und Einsammlung von Raman-gestreutem Licht optimieren.
Neben den experimentellen Aspekten wurde zum einen ein Algorithmus zur Datennachbearbeitung entwickelt, der die Raman-Spektren unter anderem von Stör-einflüssen befreit hat, zum anderen ist mittels multivariater Datenanalyse eine Methode etabliert worden, mit der Raman-Spektren ausgewertet werden können, um die chemische Zusammensetzung der dem Spektrum zugrundeliegenden Probe zu bestimmen.
Anhand der Messung und multivariaten Analyse der Raman-Spektren von Hitzeschockproteinen wurde die prinzipielle Funktionsweise der nichtinvasiven Diagnostik von Hörbeeinträchtigungen mithilfe von Raman-Spektroskopie demonstriert.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/4798
http://dx.doi.org/10.15488/4756
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/4798/3/Dissertation.pdf.txt
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CC BY 3.0 DE
Raman-Spektroskopie
Glasfaserbündel
Rundfenstermembran
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/98282022-12-13T15:14:00Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Bookdoc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Analysis of cell to module losses and UV radiation hardness for passivated emitter and rear cells and modules
Witteck, Robert
This work presents an experimental analysis and analytical modeling of cell to module losses for passivated emitter and rear cells (PERC), which enables to build a PERC solar module with a record efficiency of 20.2%. Further, it examines the ultraviolet radiation hardness of solar modules employing crystalline silicon (c-Si) solar cells featuring dielectric passivation layers.
Passivated emitter and rear cells are on the transition to mass production and expected to become the dominating c-Si solar cell technology in terms of market share in the next few years. Thus, it is of major importance to implement these high efficiency PERC into high efficiency solar modules. When transferring solar cells into a solar module additional recombination, optical, and resistive losses reduce the power of the solar module compared to the power of the solar cell, termed cell to module losses. In this work we study the individual recombination, optical, and resistive characteristics of various cell and module test samples. Based on our experimental results we develop an analytical model that allows to simulate the cell to module losses and reproduces the measurement results of test modules within the measurement uncertainty. We show that a reduction of the cell to module losses requires an adaptation of both, the solar cell as well as the solar module components. We employ the analytical model to improve the cell's front metalization, cell interconnection, light harvesting and cell spacing to reduce the cell to module losses for passivated emitter and rear cells and build an industrial like 60-cell sized solar module with a record power conversion efficiency of 20.2%.
Besides the efficiency, the long-term reliability of solar modules is crucial and a performance degradation of new promising technologies can impair their importance for the industry. The application of new metalization pastes that enable to contact lowly doped emitters, increases the spectral response of a PERC in the UV wavelength range. This requires the application of new encapsulation materials with enhanced UV transmittance for PERC solar modules. We report on the UV radiation hardness of solar modules featuring PERC with various silicone nitride passivation layers and employing different encapsulation polymers. Our results reveal that employing polymers with increased UV transparency results in a solar module power loss of 14%. We show that the degradation in module power is due to a reduction of the module's open circuit voltage. This loss is related to an increased charge carrier recombination in the cell, which we ascribe to a degradation of the amorphous silicon nitride (SiN) surface passivation. We develop a novel analytical model to describe the effect of high energetic photons on the solar module performance with a critical energy to deteriorate the surface passivation.
München : Verlag Dr. Hut
2019
DoctoralThesis
Book
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/9828
http://dx.doi.org/10.15488/9772
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/9828/3/Diss2019_RobertWitteck.pdf.txt
696e7de272caf25c20af21694dfbb602
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/9828/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/9828/1/Diss2019_RobertWitteck.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
UV degradation
passivated emitter and rear solar cells
solar modules
Solarmodule
Solarzellen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/50102022-12-02T07:47:03Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Rausch- und Transportmessungen an Einzel- und Doppelquantenpunkten
Kühne, Jan Klaus
In dieser Arbeit wird das resonante Tunneln durch selbstorganisierte InAs Quantenpunkte auf seine Transport- und Rauscheigenschaften untersucht. Wechselwirkungseffekte, wie die Coulomb-Blockade oder die Fermikantensingularität können den elektrischen Transport in solchen Systemen beeinflussen. Diese Effekte werden mit Hilfe von temperaturabhängigen Messungen und ihrem Einfluss auf das Schrotrauschen erforscht. Es wird gezeigt, dass die Zuleitungen der Quantenpunkte die Vielteilchenwechselwirkung beeinflusst.
Bei Änderung der Spannungsrichtung zeigen die untersuchten Proben deutliche Unterschiede im Strom. Durch Magnetotransportmessungen kann dieser Effekt verschiedenen Dimensionen in den Zuleitungen zugewiesen werden. Während des Wachstums kann es zu einer Diffusion von Dotieratomen kommen, die die Ladungsträgerkonzentration und damit die Dimension der Zuleitungen verändern kann. Zusätzlich wird die Diffusion mit Hilfe von numerischen Berechnungen der Bandstruktur simuliert und mit den Messergebnissen verglichen. Die verschiedenen Dimensionen der Zuleitungen in der Probe werden genutzt, um die Abhängigkeit der Dimensionalität auf die Wechselwirkung zu untersuchen. Außerdem werden Messungen der lokalen Zustandsdichtefluktuationen gezeigt. Diese führen zu Linien konstanter differentieller Leitfähigkeit mit einer Steigung dB/dV. Dabei ist V die angelegte Spannung und B das äußere Magnetfeld. Ein Vergleich zwischen diesen Fluktuationen mit der Fermikantensingularität weist eine deutliche Antikorrelation auf.
Darüber hinaus werden Messungen an gekoppelten Quantenpunkten präsentiert. In diesen sogenannten Doppelquantenpunkten können weitere Wechselwirkungen entstehen. Besonders der Effekt des Bunching, welcher bei einer asymmetrischen Kopplung der Zuleitungen auftritt, führt zu einer Erhöhung des Schrotrauschens. Auch der Einfluss von Phononen wird in temperaturabhängigen Messungen diskutiert.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5010
http://dx.doi.org/10.15488/4966
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5010/3/doktorarbeit.pdf.txt
38daceb934bd95ff44a5d78ff4fcf115
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263f4616d8e7018e22ad936120731104
CC BY 3.0 DE
quantum dot
shot noise
Fermi-edge-singularity
double quantum dots
Quantenpunkt
Magnetotransport
Schrotrauschen
Fermikantensingularität
Doppelquantenpunkte
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/50022022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Advanced techniques for squeezed-light-enhanced gravitational-wave detection
Gniesmer, Jan
Quantum noise is one of the limiting factors in laser-interferometric gravitational-wave (GW) detectors. The application of squeezed states in these interferometers allows the reduction of quantum noise in one quadrature. Due to opto-mechanical coupling in a GW detector the squeezed quadrature needs to be rotated within the spectrum to achieve a broadband noise reduction. So far, the implementation of additional filter cavities is considered that allow for the optimal, frequency-dependent rotation of the squeezed quadrature. However, these cavities need to have low loss, a length in the order of \unit[100]{m} and must be situated in the vacuum system, making them cost-intensive.
In 2017, Ma and coworkers proposed a scheme for the broadband quantum-noise reduction without the need of additional filter cavities. It was shown by Brown et al. that a similar scheme can be used to broadband-enhance interferometers with a detuned signal-recycling cavity.
Here, we performed a proof-of-principle experiment of the proposal on a table-top-scale. Squeezed states were produced detuned to the carrier field of a \unit[2.5]{m}-linear cavity and read out in a bichromatic homodyne detection. The frequencies of the lower and upper local oscillator were at entangled sidebands of the squeezed field. Depending on the relations between the involved frequencies, we can address both variants of the proposal. We show, that the frequency-dependences of the resulting noise spectra fit to a theoretical model we derived from the theory used by Ma et al. With this work we set the path towards an implementation of these schemes in a GW-detector prototype, where the compatibility of the approach with a low-frequency suspended interferometer can be tested.
Moreover, we used the same setup to show nonclassical interferometer enhancement at low frequencies by high-frequency squeezed states. Here, a heterodyne readout scheme was implemented to avoid limiting noises at low frequencies. The application of squeezed states centered around the local oscillator frequency yielded an improvement in signal-to-noise ratio of $\unit[3.4]{dB}\pm\unit[0.3]{dB}$.
Additionally, I designed, built and characterized a compact source of squeezed vacuum-states at \unit[1064]{nm} with a footprint of just $\unit[0.8]{m^2}$. I show measurements of squeezed states from this source with a reduction of quantum noise of $\unit[10.7]{dB}\pm\unit[0.2]{dB}$ below the vacuum noise and present a noise reduction in the frequency range from \unit[70]{kHz} to \unit[65]{MHz}.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5002
http://dx.doi.org/10.15488/4958
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5002/3/thesis_Abgabe.pdf.txt
bde48a6c03c08aa94d9dbfd96b51339e
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5002/2/license.txt
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e129627aedd037647ec3fdb7c3f51904
CC BY 3.0 DE
gravitational-wave detection
Frequency-dependent squeezed light
entanglement
Bichromatic homodyne detection
Gravitationswellendetektion
Frequenzabhängiges gequetschtes Licht
Verschränkung
Zweifarbige Homodyndetektion
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/50992022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Design and construction of a transportable quantum gravimeter and realization of an atom-chip magnetic trap
Sahelgozin, Maral
The quantum gravimeter QG-1 is designed to perform local gravity measurements in field with residual uncertainties surpassing state-of-the-art absolute gravimeters. It will use delta-kick collimated Bose-Einstein condensates (BEC) of 87 Rb atoms as the source for matter-wave interferometry and aims for an uncertainty level below 3 nm/s 2 with a
repetition rate of 0.5 Hz.
In the frame of this thesis, the atom-chip source has been set up and characterized. In order to meet the requirements for transportability, the apparatus needs to be compact and robust. Additionally, a high BEC flux is desired for the targeted statistical uncertainty. To meet these requirements a double magneto-optical trap (MOT) configuration based
on a 3-layer atom chip has been implemented. Furthermore, a compact high power fiber-based laser system has been developed to provide the light for atomic manipulation. To power and control this laser system and generate the magnetic fields necessary to trap atoms, a miniaturized electronic system with low power consumption has been utilized and characterized.
The steps towards trapping the atoms inside a magnetic trap on which the evaporation will be implemented have been realized and optimized. A two-dimensional MOT has been employed and an optimized atomic beam flux of 2.2 × 10 9 atoms/s with a mean longitudinal velocity of 17.2 m/s and a narrow longitudinal velocity distribution of 2.2 m/s has been used to load a 3D-chip MOT. The resulting 3D-MOT has been characterized and a loading rate of 8.1×10 8 atoms/s has been attained. After loading for 300 ms, 2.4×10 8 atoms are trapped in the 3D-MOT. Applying a subsequent compressed MOT stage, the cloud density has
been increased by a factor of 10. This denser atomic ensemble with 2.9 × 10 10 atoms/cm 3 has been further cooled in a polarization gradient cooling (PGC) stage to 5.6 μK in order to increase the mode match with the subsequent magnetic trap. In the initial large volume magnetic trap generated by the wire structures on the mesoscopic and the base layers of the atom-chip assembly, 3.6 × 10 7 atoms have been captured. This trap features a temperature of 44.3 μK, a trapping frequency of 9.1 Hz in its weak confining axis and a phase-space density of 4.5 × 10 −7 . The process of transferring the atoms into the final magnetic trap with higher trapping frequency for an efficient BEC evaporation, which is formed by the wire structures on the base and science chip has been tested. With this, all the necessary functionalities of a high-flux BEC source setup have been demonstrated.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5099
http://dx.doi.org/10.15488/5055
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5099/3/Doktorarbeit_Sahelgozin.pdf.txt
71517132013dc99669ddd8ff099cbce1
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d5bbf5dcf0e3f9c5fd9cd64cd4a0ce5b
CC BY 3.0 DE
gravimetry
Bose-Einstein condensates
atom chip
Gravimetrie
Bose-Einstein Kondensate
Atomchip
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Multimodal optical spectroscopy for application in the life sciences
Wollweber, Merve
Many optical modalities are being investigated, applied, and further developed for non-invasive analysis and sensing in the life sciences. Often, the combination of two or more modalities is required for in depth analysis because of the complexity of the study objects and questions in this field. The work presents multimodal sensing concepts for applications ranging from non-invasive quantification of biomolecules in the living organism to supporting medical diagnosis showing the combined capabilities of Raman spectroscopy, optical coherence tomography, and optoacoustics
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2018
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5198
http://dx.doi.org/10.15488/5151
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5198/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5198/1/Habil-Merve_Wollweber.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Raman spectroscopy
optoacoustics
multimodal
biomedical research
environmental science
physics
method development
Raman-Spektroskopie
Optoakustik
Biomedizin
Umweltforschung
Physik
Methodenentwicklung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Thompson field theory
Stiegemann, Deniz Ekrem
We introduce Thompson field theory, a class of toy models of conformal field theory in which Thompson's group T takes the role of a discrete analogue of the chiral conformal group. T and the related group F are discrete transformations of dyadic partitions of the circle and the unit interval, respectively. When vectors or tensors are associated with partitions, one can construct a direct limit Hilbert space, here called the semicontinuous limit, and F and T have unitary representations on this space. We give an abstract description of these representations following the work of Jones. We also show that T can be thought of as acting on the boundary of an equal-time Poincaré disk in AdS3. This defines a representation of T on the Hilbert space that contains all tree-like holographic states, as introduced by Pastawski, Yoshida, Harlow, and Preskill. It also establishes a bulk-boundary correspondence through Imbert's isomorphism between T and Penner's Ptolemy group. We further propose definitions of field operators and correlation functions for the discrete theory. Finally, we sketch new developments like particle creation and annihilation, as well as black holes and possible connections with topological quantum field theory.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5172
http://dx.doi.org/10.15488/5127
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990fe8d2ee3b90eeca04e6e448121a3b
CC BY 3.0 DE
Thompson's groups
field theory
holographic principle
Thompson-Gruppen
Feldtheorie
holografisches Prinzip
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Two-qubit microwave quantum logic gate with 9Be+ ions in scalable surface-electrode ion traps
Hahn, Henning
Towards the goal of a large-scale quantum computer based on trapped ions,
near-field microwaves represent a promising approach to perform the techni-
cally challenging key operation of a two-qubit entangling gate. In this thesis
we present the first microwave-driven two-qubit gate in 9Be+ ions employing a
first-order field-independent qubit transition and a scalable surface-electrode
ion trap at room temperature. We test the quality of the gate operation
by producing a maximally entangled state and measuring the resulting state
preparation fidelity in a reduced tomography procedure. For the best two-
qubit gate achieved in the system we find this fidelity to be F = 98.2 ± 1.2 %.
Following a comprehensive error analysis based on numerical simulations and
experimentally determined input parameters, we identify current infidelity con-
tributions of the apparatus. Here, the natural error source of the microwave
near-field approach, namely fluctuating AC Zeeman shifts, could be reduced
to the 10^−4 level due to the optimized design of the employed microwave con-
ductor. As we find that the three largest errors can all be reduced upon purely
technical improvements, higher fidelities are feasible in the future. Besides the
gate realization, the thesis also comprises the initial characterization of the
employed ion trap as well as the design and construction of a Raman laser
at ∼ 313 nm which is utilized to perform near ground state cooling of radial
modes of a single- and two-ion crystal. Here, ensuing heating rate measure-
ments on a single-ion’s radial modes show good agreement with the electric-
field noise spectral density expected from literature given the chosen mode
frequency and nearest ion-to-electrode distance of 70 µm. Finally, we present
the operation of a first multi-layer ion trap whose electrode layout features a
3-dimensional microwave conductor intended for performing microwave-driven
two-qubit gates. Following a characterization of the resulting near-field pat-
tern using a single ion as a local field probe, we find the multi-layer conductor
to have significantly better field properties when compared to an equivalent
single-layer design. Given these promising results, future work will focus on
the integration of similar microwave circuitry in a multi-zone trap array as
envisioned by the QCCD architecture.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5174
http://dx.doi.org/10.15488/5128
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
trapped ions
quantum information processing
near-field microwaves
two-qubit gates
Gefangene Ionen
Quanteninformationsverarbeitung
Nahfeld-Mikrowellen
Zwei-Qubit Gatter
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/51952022-12-02T07:47:03Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Zwei Perspektiven auf die radioökologische Expositionsabschätzung bei der Endlagerung hochradioaktiver Abfälle
König, Claudia
Die radioökologische Expositionsabschätzung für die Bevölkerung ist ein wichtiger Bestandteil der Langzeitsicherheitsanalyse für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle. Für ein Endlager im geologischen Untergrund stellt der Transfer von Radioisotopen mit dem Grundwasser in die Biosphäre einen wichtigen Expositionspfad für den Störfall dar. Mit einem interdisziplinären Arbeitsansatz werden in dieser Arbeit zwei Aspekte der radioökologischen Expositionsabschätzung näher untersucht: Zum einen werden die Prozesse, die beim Übergang des naturwissenschaftlichen Abschätzungsmodells hin zum Unterstützungsinstrument für behördliche Entscheidungen stattfinden, näher beleuchtet. Zum anderen werden Prozesse in der Biosphäre untersucht, die zur Rückhaltung von Radioisotopen im Boden führen können und folglich eine Rolle für den Transfer der Radioisotope hin zum Menschen spielen.
Der erste Aspekt wurde mittels leitfadengestützter Interviews mit Experten aus den Bereichen Expositionsabschätzung, Endlagerung radioaktiver Abfälle und/oder Politikberatung im Strahlenschutz untersucht. Die Interviews wurden in Anlehnung an die qualitative Inhaltsanalyse ausgewertet. Zur Untersuchung des zweiten Aspektes wurden experimentelle Untersuchungen zur Sorption von 129Iod, einem aufgrund seiner hohen Halbwertszeit und hohen Mobilität relevanten Radioisotop, durchgeführt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Sorptionsprozesse an Referenzböden mittels Batchversuchen, Säulenversuchen und sequentieller Extraktion näher untersucht.
Die Auswertung der leitfadengestützten Interviews ergab Hinweise auf drei besondere Spannungsfelder beim Übergang der Expositionsabschätzungsverfahren hin zum Regulierungsinstrument: 1) Die Rechtssicherheit der behördlichen Entscheidung muss durch das Ergebnis des Abschätzungsverfahrens gewährleistet werden. Dazu werden zumeist konservative Parameter-Annahmen eingesetzt. Derartige konservative Annahmen sind allerdings für den Zeitraum der Sicherheitsbetrachtungen bei der Endlagerung von einer Million Jahren problematisch. 2) Die Risikokommunikation zu den Abschätzungsergebnissen wird als große Herausforderung beschrieben. 3) Der Prozess der Weiterentwicklung radioökologischer Abschätzungsverfahren während laufender Genehmigungsverfahren bedarf der regulatorischen Implementierung.
Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zur Sorption von Iod im Boden zeigten, dass für 4 Referenzböden die weite Spannbreite der Verteilungskoeffizienten in der Literatur auf Werte von 0,23 bis 91 L kg-1 eingeengt werden konnte. Darüber hinaus wurde deutlich, dass die Sorption von Iod im Boden konzentrationsabhängig verläuft und unterschiedliche Untersuchungsmethoden einen Einfluss auf den Wert des Verteilungskoeffizienten haben.
Die gemeinsame Betrachtung der beiden Untersuchungsperspektiven führt zu der Einschätzung, dass die Ergebnisse einer radioökologischen Expositionsabschätzung infolge der komplexen Prozesse in der Biosphäre für den Sicherheitsbetrachtungszeitraum eines Endlagers nicht alleine durch Zahlenwerte dargestellt werden können. Eine öffentliche Diskussion zum Umgang mit den Ungewissheiten hinsichtlich der Prognostizierbarkeit der Exposition erscheint notwendig und empfehlenswert.
The assessment of radiological exposure of the public is an important part of the long-term safety assessment for the final disposal of high level radioactive waste. An important aspect of radio-ecological assessment regarding a repository in geological formations is the transfer of radio-isotopes with groundwater into the biosphere. This study examines two aspects of dose assessment with an interdisciplinary two-pronged approach: On the one hand the transition from a scientific model to a regulatory instrument, which supports decision-making, is studied. On the other hand, processes in the biosphere, which lead to retardation of radio-isotopes in soil and which have therefore an influence on the transfer to humans, are investigated.
The science-policy transition of a dose assessment model was examined conducting guideline-based interviews with experts in the field of either dose assessment, final disposal and/or policy-making in radiation protection. The interviews were analyzed by quantitative content analysis. Regarding the examination of sorption processes of radio-isotopes in soil, experimental studies with 129I in German reference soils were conducted, namely batch experiments, column experiments and sequential extraction.
Results of the first perspective of the study indicate three areas of conflict regarding the transition of dose assessment models: 1) Results from dose assessment modelling must provide legal security for regulatory decision-making. Therefore, conservative assumptions regarding modelling parameters are used. For the period of one million years to be considered in safety assessments such assumptions need to be taken into account. 2) Risk communication of dose assessment results is named a huge challenge by the experts. 3) During licensing procedures for nuclear disposal sites, which can take decades, ongoing development of assessment models needs regulatory implementation.
The results regarding sorption of iodine in soil show, that the wide variety of distribution coefficients in literature could be narrowed down to values ranging from 0,23 to 91,0 L kg-1. Furthermore, it became obvious that sorption of iodine in soil depends on concentration and that different experimental methods influence the values of the distribution coefficients.
The combined view in both investigation perspectives leads to the assumption that numbers alone are not suited to represent results from radio-ecological dose assessment for final disposal, given the complex processes in the biosphere and a period of one million years for safety assessment. A public discussion on how to deal with the uncertainty regarding predicted dose seems highly necessary and useful.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
ger
Bundesministerium für Bildung und Forschung/Forschungsverbundprojekt "Entsorgungsoptionen für radioaktive Reststoffe: Interdisziplinäre Analysen und Entwicklung von Bewertunggrundlagen" (ENTRIA)/02S9082A/EU
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5195
http://dx.doi.org/10.15488/5148
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
dose assessment
final disposal
regulation (policy making)
iodine in soil
Expositionsabschätzung
Endlagerung
Regulierung
Iod im Boden
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/51962022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Spectroscopic investigation of the three lowest doublet states of LiSr
Schwanke, Erik
Molecules consisting of an alkali and an alkaline earth atom are currently investigated with the aim of using them in experiments to explore diverse physical phenomena. This thesis is concerned with the observation and analysis of the infrared spectrum of LiSr in the gas phase. The moderate reduced mass of LiSr implies a relatively low density of the thermal emission lines. Individual transition lines can be discerned in the spectrum and enable the tracing of rotational branches in the thermal emission spectrum.
An analysis of the thermal emission spectrum of LiSr is presented. The spectrum
displays clearly visible vibrational bands. Their line structure shows two distinguishable rotational systems due to spin-rotation coupling. A method to readily find the assignment of rotational quantum numbers by using laser radiation to excite the molecular sample at different frequencies is demonstrated.
Using the thermal emission spectrum together with laser-induced fluorescence spectra from dfferent laser experiments allowed a thorough description of the rotational energy ladders of the lowest vibrational states v′′ = 0, 1, 2 and v′ = 0, 1 of the (2)2Σ+–X(1)2Σ+ system. It was found that several large perturbations occur in the (2)2Σ+ state. These perturbations are attributed to a coupling of the (2)2Σ+ to the (1)2Π and a model to describe the coupled system is established here, which includes a description of a few vibrational levels in the (1)2Π state.
Zweiatomige Moleküle mit einem Alkali- und einem Erdalkaliatom werden derzeit untersucht, um sie in späteren Experimenten zur Erforschung verschiedener physikalischer Phänomene zu nutzen. Diese Arbeit beschreibt die Aufnahme und Interpretation des nahinfraroten Spektrums eines Gases von LiSr-Molekülen. Die geringe reduzierte Masse von LiSr bedingt eine vergleichsweise geringe Liniendichte im thermischen Emissionsspektrum.
Das thermische Emissionsspektrum wird ausführlich besprochen. Es zeigt deutliche Vibrationsbanden, die aufgrund der Spin-Rotationskopplung zwei unterschiedliche Rotationsspektren erkennen lassen. Weiterhin wird eine Methode zur schnellen Zuordnung von Rotationsquantenzahlen vorgestellt, die durch die Verwendung von Laserstrahlung zur gezielten Anregung der Moleküle ermöglicht wird.
Die Zusammenführung des thermischen Emissionsspektrums mit den Spektren verschiedener Laserexperimente erlaubt eine umfassende Beschreibung der Rotationsleitern der niedrigsten Vibrationszustände v′′ = 0, 1, 2 und v′ = 0, 1 des (2)2Σ+–X(1)2Σ+ -Systems. Im (2)2Σ+ -Zustand wurden mehrere starke Störungen gefunden, die einer Kopplung zwischen den (2)2Σ+ - und (1)2Π-Zuständen zugeschrieben werden. Ein Modell zur Beschreibung dieses gekoppelten Systems wird entwickelt. Hiermit wird auch eine Beschreibung einiger Vibrationsniveaus des (1)2Π-Zustandes erreicht.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5196
http://dx.doi.org/10.15488/5149
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5196/3/Dissertation_Schwanke.pdf.txt
1a7c709a20324e9b351a06af6cdc240c
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f62209b296e2ed371e3f1238a880512d
CC BY 3.0 DE
optical spectroscopy
molecular spectrum
alkali-alkaline earth-molecules
Optische Spektroskopie
Molekülspektrum
Alkali-Erdalkali-Moleküle
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/52872022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Optical spectroscopy of donor bound excitons and spin relaxation of donor electrons in isotopically enriched silicon
Beck, Michael
The spin of electrons bound to neutral phosphorus donors in isotopically
enriched silicon is a promising candidate for future quantum
information processing. In this thesis, the intriguing properties
of the associated optical transition, i.e., the donor bound exciton
(D0X) transition are investigated by means of high precision laser
absorption spectroscopy. The ultra-narrow spectral linewidth of the
D0X transition allows for individual optical addressability of the
electron spin and the phosphorus nuclear spin which is used to unambiguously
quantify the microscopic origin of the enhanced donor
electron spin lattice relaxation rate caused by optical excitation. For
this purpose, the transient decay of the donor electron polarization
is studied via a time-resolved pump-probe absorption spectroscopy
technique where a significant shortening of the polarization decay
with increasing laser excitation is observed. The theoretical
analysis of the complete optically driven donor system shows that
this shortening is caused by the creation of free electrons via the
ubiquitous D0X Auger recombination. It is shown that, in addition
to electron-phonon interaction, the hot Auger electrons relax their
excess energy via inelastic collisions with donors and promote the
donor electron from the ground state to a spin-mixed excited state
giving rise to an Orbach-type spin relaxation mechanism which sets
a fundamental limit to the spin relaxation and spin coherence time
of optically driven donor systems. Furthermore, the ultra-narrow
linewidth of the D0X transition enables the test of fundamental
semiconductor physics such as the low temperature behavior of the
silicon bandgap and the extraction of material parameters like the
Landé g-factors.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5287
http://dx.doi.org/10.15488/5240
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5287/2/license.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5287/3/Dissertation_Michael_Beck.pdf
5de20a798252d1221d1d63341b45815e
CC BY 3.0 DE
Transient absorption spectroscopy
optical spin pumping
Zeitaufgelöste Absorptionsspektroskopie
optisches Spin Pumpen
Spin Relaxation
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Finite-size effects and spin-orbit coupling in low-dimensional systems
Quentin, Monika
Materials with reduced dimensionalities, such as 2D and quasi-1D systems, are associated with a variety of instabilities accompanied by a wealth of phase transitions. This thesis treats four systems, each consisting of a metal layer evaporated on a silicon substrate, which reversely undergoes a metal-insulator transition depending on temperature. It is often caused by the interplay between electronic correlation effects and spin-orbit coupling in these systems. Besides, spatial confinement is able to tune both SOC strength and the phase transition
temperature or it even leads to a suppression of the insulating phase.
For the (4 × 1)-In reconstruction on Si(111), it is found that the critical temperature of its Peierls-like phase transition is significantly affected by confinement due to surface steps. Transport experiments point towards destabilization of the low-temperature (8 × 2) phase in the vicinity of step edges, which lowers the phase transition temperature upon heating. During cooling the (8 × 2) phase nucleates inside the (4 × 1) domains, thus the critical temperature decreases only for a sufficiently high density of steps, i.e., with merely three (4 × 1) chains per terrace.
The sqrt(3)-Sn reconstruction on Si(111) is a prototype system for a two-dimensional Mott phase. By means of spin-resolved photoemission experiments, the spin-structure of the electronically correlated insulating surface state was explored in detail. The analysis of the spin-integrated bands, as well as the spin-texture of the surface state along different crystallographic directions, provide clear evidence for the formation of collinear antiferromagnetic (2sqrt(3)×sqrt(3)) domains, while the Sn reconstruction structurally reveals a (sqrt(3)×sqrt(3)) symmetry.
The Rashba-splitting of the highest occupied Mott state was found to be Delta k = 0.05 Å^−1, i.e., the alpha-Sn phase should rather be termed a weakly spin-orbit coupled Mott system.
In order to investigate finite-size effects such an electronically correlated system, a detailed feasibility study was done on the growth of Sn nanowires on Si(557). Depending on the Sn submonolayer coverage, various Sn-nanowires were identified. For Sn-coverages above 0.5 ML, (sqrt(3)×sqrt(3)) and (2sqrt(3)×2sqrt(3)) reconstructions were found. In particular, these phases cover extended (111)-areas, thus leading to an inhomogeneous refacetting of the Si(557) surface. The (223) facets between the (111) terraces reveal structures, which resemble a ×2
reconstruction along the edges. The initial step structure of the Si(557) surface is maintained for Sn-coverages below 0.5 ML, showing the alpha-Sn phase on 3 nm wide (111)-terraces. In contrast to the 2D Mott state of alpha-Sn/Si(111), this confinement quenches the correlated electronic phase yielding metallic surface states at 40 K, as seen by photoemission.
Furthermore, the low-temperature spin-orbit density phase of Pb on Si(557) was investigated, where the surface orientation is well-known to change to local (223) facets separated by (111) terraces yielding in a nesting condition of the Fermi wavevector in the direction across the nanowires. Structural models are proposed based on high-resolution scanning tunneling microscopy images. Concerning the nanowires, spectroscopic data allowed the determination of the insulating gap size induced by the formation of a spin-orbit density wave below 78 K. Evaporation of surplus Pb atoms up to 0.2 monolayers adds an extra row of Pb atoms on the mini-(111) terraces in addition to the filling up of the step edge adsorption sites. These atoms induce a metallic state located at the step edge at low temperature. The insulating phase completely collapses as a second Pb layer is added on the nanowires.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5290
http://dx.doi.org/10.15488/5243
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5290/3/Dissertation_Monika_Quentin.pdf.txt
184f39dc609888c8ee6addd321b988a9
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CC BY 3.0 DE
atomic wires
spin-orbit coupling
metal-insulator transition
atomare Drähte
Spin-Bahn-Wechselwirkung
Metall-Isolator Übergang
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/53762022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Design and commissioning of an experiment for sympathetic cooling and coupling of ions in a cryogenic Penning trap
Niemann, Malte
Precise comparisons between the properties of matter and antimatter conjugates
constitute a stringent test of CPT and Lorentz symmetries. The proton’s and
antiproton’s magnetic moments have recently been measured to high precision in
Penning traps, but further progress is impaired by the need to prepare a particle
with low motional energy. Current preparation schemes require long preparation
times and are limited by high temperatures. Sympathetic laser cooling using an
atomic ion has been proposed for preparation of low-energy protons and antipro-
tons.
This thesis presents the design and commissioning of a cryogenic Penning
trap system for sympathetic laser cooling using beryllium ions. The experiment
aims to demonstrate direct Coulomb coupling between two particles trapped in
nearby, but separate potential wells in a Penning trap stack for the first time. This
technique could be used for sympathetic cooling of particles lacking the necessary
substructure to apply laser cooling directly. The application of this method on
protons and antiprotons has the potential to decrease the mean kinetic energies of
the particles and the preparation times required by several orders of magnitude.
Furthermore, the method can be extended to other particles, such as highly charged
ions.
A quantum logic spectroscopy scheme for the measurement of the magnetic
moment of the proton and antiproton has been proposed by Heinzen and Wineland.
Experimental requirements for realisation of this proposal are discussed. The design
of a suitable Penning trap system is described. A cryogenic ultra-high vacuum
system cooled by a closed-cycle cryocooler, equipped with an ultra low vibration
interface, is designed and commissioned. The necessary infrastructure, such as laser
systems and electronics are described.
First signals taken from this newly constructed cryogenic Penning trap are
presented. Laser ablation trap loading, Doppler cooling and the reduction of
the particle number down to a single ion are demonstrated. Prospects of the
experiment and implications for the precision of future measurements of the proton’s
and antiproton’s magnetic moments augmented by sympathetic laser cooling and
elements of quantum logic are discussed.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5376
http://dx.doi.org/10.15488/5329
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5376/3/Dissertation_Malte_Niemann.pdf.txt
a0910e02ef5ab9e91bf2700ace4559a7
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5376/2/license.txt
f2913156831f3a79acd4e29910f5cfd8
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5376/1/Dissertation_Malte_Niemann.pdf
1fc02cc5d1c8d44f553dad4da6440c07
CC BY 3.0 DE
Penning trap
laser cooling
quantum logic spectroscopy
Penningfalle
Laserkühlen
Quantenlogikspektroskopie
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/55342022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Analysis and improvement of irradiance modelling algorithms for the simulation of photovoltaic systems
Hofmann, Martin
The electricity generation from photovoltaic systems (PV) is becoming more relevant from year to year in the context of global power generation, with the newly installed capacity exceeding all other forms of generation for the first time in 2016. With its triumphal sweep around the globe, it is becoming increasingly cheap, more competitive in more places and thus an increasingly important pillar of our energy system.
This is accompanied by increasing demands on the quality of solar energy yield forecasts, as these form the basis for every investment decision. Furthermore, yield forecasts form an important basis for grid operators and actors in the energy market, on which the power generated must be brought into line with the power consumed at all times. At present, major energy yield forecast uncertainties are caused by the input data – time series of global irradiance which are mostly available in one-hour resolution – and by the models which convert these data into the irradiance at the PV module level.
To reduce these uncertainties, this work introduces two new algorithms and validates many existing ones with a very large set of measurement data. The validation data-set comprises high-quality measurement data of the Baseline Surface Radiation Network (BSRN), covering a large part of the Earth's climate zones.
The first algorithm synthesizes time series of global irradiance of one minute resolution from time series with one hour resolution. Thanks to this algorithm it is possible to simulate PV systems with statistically representative, synthetic input data with a resolution of one minute even at locations where only hourly measured data is available. Compared to existing algorithms the new approach is capable of producing substantially more natural frequency distributions of the global irradiance, of the irradiance gradients and of the clear-sky index. The root mean squared deviation (RMSD) of the global irradiance distribution is reduced by 61%, the RMSD of the gradients by 52% and the RMSD of the clear-sky index by 71%.
In addition, a new model for calculating the diffuse fraction of the global irradiance is presented and compared with a selection of existing models. The new approach realizes a reduction by 50% of the deviations of the modelled from measured diffuse irradiation per year, the RMSD is reduced by 18%. In contrast to existing models, the annual deviation of the diffuse irradiation is smaller than 20% in all cases, while it is smaller than 10% in 80% of the analyzed test cases.
It is a complex and time consuming task to implement these two algorithms. In order to be usable by fellow researchers, they are publicly available on http://www.pvmodelling.org.
A comprehensive matrix simulation analysis forms the third part of the thesis. A wide range of available irradiance models, different simulation time steps and orientations of the PV modules are combined with each other to analyze the effects of the different models on the irradiance on the inclined module surface and finally the PV yield. Thanks to this data, it is possible to evaluate the interaction of the models and the time step for different PV systems with regard to energy yield simulations.
The thesis is rounded off by a detailed validation study of models that calculate the global irradiance on tilted surfaces. A validation dataset of long-term irradiance measurements at two locations and 19 different PV module orientations with one minute resolution is used to evaluate the performance of five transposition models. The study helps to answer important questions about the model uncertainties for calculating the irradiance for differently oriented PV module. Recommendations for locations with mostly cloudless or overcast skies are developed as well.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5534
http://dx.doi.org/10.15488/5487
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5534/7/Dissertation_Hofmann.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5534/2/license.txt
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CC BY 3.0 DE
Photovoltaics
Solar
Irradiance
Irradiation
modelling
Photovoltaik
Solarstrahlung
Simulation
Modellierung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/55282022-12-02T08:05:50Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Formation and modification of Ag atomic point contacts
Chatterjee, Atasi
There is the hope that Molecular electronics would enable the fabrication of ultra-small sized functional molecular circuits. However, since this is currently not easily possible using the conventional Si technology, this branch of nano-technology requires significant understanding of the various physical processes that take place on the atomic scale which are governed by quantum mechanical principles. Quantum mechanics introduces uncertainties in the behaviour and, therefore, the investigation of atomic and molecular junctions is not very straightforward. Many approaches have been developed to fabricate such junctions in a reliable
way, but nevertheless, there still exists a lack of reproducibility amongst measurements. Similarly, along with the increasing miniaturisation demands, not only smaller circuits are desired, but their efficiency and performance also suffers from the increased current densities and local heating. Therefore, while investigating atomic/molecular junctions the approach within this thesis was two-fold: (a) better understanding of the mechanism of electromigration
(EM) within nano-structures and (b) fabrication of reproducible atomic point contacts using EM in ultra-thin Ag structures.
In this thesis, an unique set-up consisting of a 4-tip SEM/STM UHV chamber was used to perform EM measurements on nano-structures. Multiple Ag nano-structures were fabricated on a Si substrate using a two-step lithography process and presence of the in-situ SEM enabled easy navigation from one nano-structure to the other. The tips were used for contacting the structures and a feedback controlled electromigration (FCE) mechanism was used to control the voltage between them during the EM process. Significant effort was devoted on the development and integration of the EM set-up within the 4-tip SEM/STM UHV chamber in
order to establish an in-situ fabrication and characterisation technique of atomic/molecular junctions.
Ag bow-tie shaped structures with a centre width between 100 - 200nm were investigated at lN2 temperatures and the in-situ characterisation of the structures was performed before and after EM. Ultra-thin Ag structures deposited on Si exhibited a granular nature with an average grain size of Ag grains between 30 - 40 nm. Therefore, the smallest constriction consisted of more than one grain, which when subjected to EM, led to a complex structure formation. It was observed from the conductance curves that even though these structures depict conductance quantisation while thinning during EM, they could not be re-used for
repeatable opening and closing of atomic junctions. This observation led to the conclusion that in order to fabricate reproducible atomic junctions, structure widths below the size of one single grain must be used. To reduce the centre widths below 30 nm, focused ion beam (FIB) patterning was employed, to reliably shape the centre constriction to widths below 20 nm. This extra nano-structuring step allowed precise in-situ local control on the morphology of the structures, which served as a step forward in defining the geometry of the atomic junctions and also improved the reproducibility of the EM technique. EM on these structures produced very well defined conductance plateaus which could be re-opened multiple times, suggesting that atomically precise metallic point contacts were generated. Hence, this dissertation addresses one of the very complex issues in molecular electronics i.e.
reproducible fabrication of atomic contacts.
Furthermore, CO molecule(s) were adsorbed on these point contacts. Being one of the very simple asymmetric molecules, CO served as a good candidate to understand the role of chemisorption on such junctions. Time-resolved current measurements showed bi-stabilities that were dependent on bias voltages. Conductance could be reproducibly changed between two states just by changing the operating voltage suggesting even the simplest molecular junction possesses the capability to function as switches, or memory devices. In the present
case, the exact mechanism behind this behaviour has not been completely comprehended, but few possibilities have been outlined. Hence, this thesis also provides intriguing results on electrical properties of chemisorbed Ag atomic contacts.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5528
http://dx.doi.org/10.15488/5481
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5528/7/Thesis_Atasi_Chatterjee.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5528/2/license.txt
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
electromigration
nano-structuring
atomic point contacts
CO molecule
Elektromigration
Nanostrukturierung
atomare Punktkontakte
CO Moleküle
Ag
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/55372022-12-02T08:05:50Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersionddc:510doc-type:DoctoralThesis
Finite elements and boundary elements - coupling in time domain
Özdemir, Ceyhun
This thesis considers the treatment of the wave equation given outside of a bounded, orientable Lipschitz domain with the boundary element method (BEM). Beginning with a scattering problem the retarded (potential) boundary integral operators are defined. These operators are discretized with a tensor product ansatz. For the retarded Poincar\'{e}-Steklov operator and the inverse counterpart, numerical experiments are presented using the marching-on-in time (MOT) scheme.
The coupling of the finite element method (FEM) and the boundary element method (BEM) provide an analysis of
a fluid-structure interaction (FSI) problem with given transmission conditions and the wave propagation interface problem with corresponding transmission conditions. For the FSI problem two approaches are addressed.
The symmetric FEM-BEM coupling are discretized such that the MOT-scheme is applicable. Numerical experiments demonstrate the reliability of the implementation. The other approach uses a retarded boundary integral operator as a test function, which leads to major challenges in the discretization and the performing of numerical experiments.
The wave propagation interface problem is adressed with a symmetric coupling. Here the discretization is chosen such that a MOT-scheme may applied. Numerical results are demonstrated as well.
A prori and a posteriori error estimates for conforming Galerkin approximation are derived in all these cases, motivating adaptive mesh refinement procedures.
The remaining chapters consider the results of time domain boundary element discretizations for screen problems, unilateral contact and a real-world application on tyres. Numerical experiments achieve optimal approximation rates on graded meshes for screen problems, resolving the edge and corner singularities. As a first step towards high-order methods $p$ and $hp-$versions of time domain boundary element method are presented for quasi-uniform meshes. Further crack and punch problems, as two examples of dynamic contact problems in time domain, are analyzed. While an error analysis is done for flat contact areas, numerical experiments show convergence even for non-flat contact areas. The sound emission of tyres, where noise emitting from the contact of the tyre with the pavement, are discussed. Numerical experiments illustrate the applicability of the boundary element method to real-world problems.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5537
http://dx.doi.org/10.15488/5490
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512c4e733e28c4891d0620e800c07fd4
CC BY 3.0 DE
FEM-BEM coupling
wave equation
finite elements
boundary elements
a posteriori error estimates
graded meshes
hp method
dynamic contact
sound emission
FEM-BEM Kopplung
Wellengleichung
Finite Elemente
Randelemente
A posteriori Fehlerschätzer
Graduierte Gitter
hp-Methoden
dynamischer Kontakt
Schallabstrahlung
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Mathematical modelling and analysis of temperature effects in MEMS
Würth, Tim Oliver
Escher, Joachim
Gosselet, Pierre
This thesis is concerned with the mathematical analysis of models for Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). These models arise in the form of coupled partial differential equations with a moving boundary. Although MEMS devices are often operated in non-isothermal environments, temperature is usually neglected in the mathematical investigations. Therefore the focus of our modelling is to incorporate temperature and the related material properties. We derive two models, both of which focus on different aspects of the underlying physics. Afterwards we prove local well-posedness in time and also global well-posedness under additional assumptions on the model's parameters. Lastly, we provide some numerical results which exemplify how temperature and the model's material constants change the qualitative behaviour of the system.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5539
http://dx.doi.org/10.15488/5492
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a3dd233268b46cb6c88ee7836de3c128
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5539/1/dis_final.pdf
d13d398aafd09e6746cefa36cc265291
CC BY 3.0 DE
temperature
partial differential equations
Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS)
Temperatur
partielle Differentialgleichungen
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
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Optische Kohärenztomografie und adaptive Optik für die bildgestützte Augenlaserchirurgie
Matthias, Ben
In der Ophthalmologie haben sich Femtosekundenlaser von spezialisierten Instrumenten für die LASIK zur Erzeugung von Hornhautlappen zu vielseitigen Werkzeugen für die Hornhaut- und Kataraktchirurgie entwickelt. In naher Zukunft könnten Femtosekundenlaser zur Behandlung von traktiven Vitreoretinopathien oder Glaskörpertrübungen eingesetzt werden und die herkömmliche Vitrektomie ersetzen.
Individuelle anatomische Unterschiede machen die Integration eines Messsystems erforderlich, um die Sicherheit und den Erfolg eines Lasereingriffes sicherzustellen. Optische Kohärenztomografie (OCT) in der Fourierdomäne ist durch ihre hochauflösende und schnelle Bildgebung prädestiniert. Im anterioren Auge sind eine beschränkte Messtiefe, ein tiefenabhängiger Empfindlichkeitsabfall und unerwünschte Spiegelartefakte durch eine komplexe Doppeldeutigkeit bei der Fourieranalyse zu lösende Herausforderungen. Im posterioren Auge wird der Einsatz des Lasers durch Augenaberrationen und einhergehende Verzerrungen des Fokus erschwert.
In dieser Arbeit werden Phaseshift-Techniken und eine dispersionsbasierte Methode für die OCT-Messbereichserweiterung realisiert und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit zur Spiegelartefaktunterdrückung evaluiert. Die Entwicklungen konzentrieren sich auf spektrometerbasierte Systeme. Alle umgesetzten Techniken sind geeignet, um störende Spiegelartefakte in OCT-Aufnahmen effektiv zu reduzieren. Aus Gründen geringerer Komplexität wird für einen klinischen Prototyp für die Linsenchirurgie die dispersionsbasierte Methode gewählt. Mit dem Applikationssystem des Prototyps wird eine artefaktbefreite Aufnahme der Augenvorderkammer eines Schweineauges demonstriert. Die Beseitigung von Spiegelartefakten ermöglicht einem Operateur, die reale Probenstruktur eindeutig zu ermitteln und eine Laserprozedur zuverlässiger festzulegen.
Darüber hinaus wird im Rahmen dieser Arbeit ein Labordemonstrator für die vitreoretinale Femtosekundenlaserchirurgie realisiert, welcher als Schlüsseltechnologien OCT und adaptive Optik (AO) verwendet. OCT wird primär für die präoperative Planung sowie die intra- und postoperative Kontrolle einer Laserprozedur integriert. Außerdem wird sie für eine indirekte AO-Methode ohne Wellenfrontsensor herangezogen. Mit Hilfe klassischer AO mit Wellenfrontsensor und indirekter AO durch Optimieren einer Bildmetrik für B-Scans können die laterale Auflösung der OCT-Bildgebung verbessert und die Schwellenenergie für einen Laser-induzierten optischen Durchbruch in Wasser reduziert werden. Die Durchbruchschwelle lässt sich zusätzlich durch Komprimierung der Pulsdauer senken. Eine wassergefüllte Kammer dient als einfaches Modellauge. Im aberrationskorrigierten Zustand und nahe der Durchbruchschwelle ließ sich eine Kunststoffmembran schneiden, ohne dass in einem porcinen Netzhautgewebe in 300 µm Abstand Läsionen in anschließenden OCT-Aufnahmen sichtbar waren. Untersuchungen zum Schädigungspotenzial von Laserschnitten in Wasser in direkter Nähe zu retinalem Gewebe vom Schwein deuten darauf hin, dass durch Aberrationskorrektur mittels AO der Sicherheitsabstand einer Laseranwendung zur Netzhaut reduziert werden kann.
Die klinische Anwendung eines Femtosekundenlasers im posterioren Auge besitzt außerordentlich hohes Marktpotenzial und eröffnet eine Vielzahl neuer Behandlungsmöglichkeiten. Für eine klinische Translation sind gründliche Risikoanalysen erforderlich, um die Sicherheit des Verfahrens zu gewährleisten und genaue Werte für sichere Arbeitsabstände zu ermitteln. Als Analysemethoden sind histopathologische Untersuchungen oder neurophysiologische Studien an einem Tiermodell denkbar. Die indirekte AO bietet Vorteile hinsichtlich Systemkosten und -komplexität. Für Strukturen inmitten des Glaskörpers, wo die klassische AO vermutlich nicht anwendbar ist, könnte sie notwendig sein. Ob der Ansatz für die in vivo Anwendung praktikabel ist, ist durch weitere Untersuchungen zur Schnittqualität und Optimierungsgeschwindigkeit festzustellen.
In ophthalmology, femtosecond lasers have evolved from specialized instruments for LASIK to create corneal flaps into versatile tools for corneal and cataract surgery. In the near future, femtosecond lasers could be used for the treatment of tractive vitreoretinopathies or vitreous floaters and may replace conventional vitrectomy.
Individual anatomical differences require the integration of a measuring system to ensure the safety and success of a laser surgery. Optical coherence tomography (OCT) in the Fourier domain is particularly suitable due to its high-resolution and fast imaging. In the anterior eye, a limited measuring depth, a depth-dependent drop in sensitivity and undesired mirror artifacts due to a complex ambiguity in Fourier analysis are challenging issues to solve. In the posterior eye, the use of a femtosecond laser is impeded by individual eye aberrations and associated distortions of the focus.
In this thesis, phaseshift techniques and a dispersion-based method for extending the measuring range of OCT are implemented and evaluated with regard to their performance for mirror artifact suppression in OCT images of the anterior chamber of the eye. The developments focus on spectrometer-based OCT systems. All implemented techniques are suitable for effectively reducing disturbing mirror artifacts in OCT recordings. For reasons of lower complexity, the dispersion-based method is chosen for a clinical prototype for lens surgery. With the application system of the prototype, an artifact-free image of the entire anterior chamber of a porcine eye is demonstrated in the laboratory. The removal of mirror artifacts enables a surgeon to clearly identify the real sample structure and to define a laser procedure more reliably.
In addition, a laboratory demonstrator system for vitreoretinal femtosecond laser surgery, which uses OCT and adaptive optics (AO) as key technologies, is being realized within the scope of this thesis. OCT is primarily integrated for preoperative planning as well as intra- and postoperative control of a laser procedure. It is also used for an indirect wavefront sensorless AO method. Using classical AO with wavefront sensor or indirect AO by optimizing an image metric for B-scans, the lateral resolution of OCT imaging can be improved and the threshold energy for a laser-induced optical breakdown in water can be lowered. The breakdown threshold can be further reduced by compressing the pulse duration. A water-filled chamber serves as a simple model eye. In the aberration-corrected state and near the breakdown threshold, a synthetic membrane could be cut without lesions being visible in subsequent OCT scans in porcine retinal tissue 300 µm apart. Investigations regarding the damage potential of laser cuts in water in close proximity to retinal tissue from pigs indicate that aberration correction using AO may reduce the safety distance to the retina.
The clinical application of a femtosecond laser in the posterior eye has an extraordinarily high market potential and opens up a multitude of new treatment options. Clinical translation requires thorough risk analysis to ensure the safety of the procedure and to determine accurate values for safe working distances. Analysis methods could be histopathological examinations or neurophysiological studies on an animal model. Indirect AO offers advantages in terms of system cost and complexity. It may be necessary for structures amidst the vitreous body, where classical AO is presumably not applicable. Further investigations on cutting quality and optimization speed need to determine whether the indirect approach is feasible for in vivo applications.
Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
2019
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5571
http://dx.doi.org/10.15488/5523
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5571/3/Dissertation-Ben-Matthias.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5571/2/license.txt
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
optical coherence tomography
adaptive optics
aberrations
femtosecond laser
laser-induced optical breakdown
laser surgery
ophthalmology
Optische Kohärenztomografie
Adaptive Optik
Aberrationen
Femtosekundenlaser
Laser-induzierter optischer Durchbruch
Laserchirurgie
Ophthalmologie
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Untersuchung zur Realisierung eines durchstimmbaren, hochpräzisen Frequenzstandards im NIR und zur Erweiterung des Spektralbereiches mit Hilfe des 127I2-Moleküls
Bodermann, Bernd
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5649
http://dx.doi.org/10.15488/5597
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5649/2/25410990X.pdf.txt
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Frequency standard
127I2
molecular parameter
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Niederenergetische Anregungen in eindimensionalen Quanten-Antiferromagneten
Brehmer, Sven
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5652
http://dx.doi.org/10.15488/5600
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5652/2/253242134.pdf.txt
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Heisenberg model
spin chains
spin ladders
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Frequenzstabilisierung eines Nd:YAG-Hochleistungs-Laser-Systems für den Gravitationswellendetektor GEO 600
Brozek, Oliver Sascha
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5653
http://dx.doi.org/10.15488/5601
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5653/2/30205183X.pdf.txt
bd9de2b988b3c6ab2e94e2508839e59d
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5653/1/30205183X.pdf
3f88226ed84c5b3a3ea41c7cf43486d0
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Diode-pumped Nd:YAG lasers
injection locking
frequency stabilization
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Zu den Phasenübergängen von reinen und gemischten Edelgasschichten auf NaCl(100)
Budde, Knut
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5655
http://dx.doi.org/10.15488/5603
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5655/2/253541476.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5655/1/253541476.pdf
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Surface science
rare gas adsorption
phase transitions
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/56572022-12-02T07:36:30Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Aufbruch in Nukleon-Deuteron Streuung
Chmielewski, Karsten
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5657
http://dx.doi.org/10.15488/5605
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5657/2/26544327X.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5657/1/26544327X.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Neuron-deuteron scattering with break-up
three-nucleon system
delta-isobar-excitation
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/56742022-12-02T08:02:56Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Advanced optical techniques for laser-interferometric gravitational-wave detectors
Heinzel, Gerhard
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5674
http://dx.doi.org/10.15488/5622
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5674/2/265099560.pdf.txt
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Gravitational wave detector
autoalignment
dual recycling
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/56752022-12-02T07:47:03Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Interferometrie mit lasergekühlten Atomen basierend auf resonanten Lichtfeldanregungen
Hinderthür, Henning
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5675
http://dx.doi.org/10.15488/5623
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5675/2/253678900.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5675/1/253678900.pdf
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atom interferometry
laser cooling
spectroscopy
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/56802022-12-02T07:36:30Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Symmetrien des N=2 Strings
Jünemann, Klaus
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5680
http://dx.doi.org/10.15488/5628
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5680/2/269049924.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5680/1/269049924.pdf
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string theory
BRST-quantisation
non-local symmetries
PACS: 11.10.Lm
11.25.-w
11.25.HF
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/56942022-12-02T08:05:50Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
ELS-LEED study of collective electronic excitations on Ag surfaces and thin films
Moresco, Francesca
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5694
http://dx.doi.org/10.15488/5642
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5694/2/25188242X.pdf.txt
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Plasmon
silver surfaces
thin films
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/56972022-12-02T08:05:50Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Elastic nucleon-deuteron scattering with [delta]-isobar excitation
Nemoto, Shino
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5697
http://dx.doi.org/10.15488/5645
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5697/2/254647278.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5697/1/254647278.pdf
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Three-nucleon system
delta-isobar excitation
nucleon-deuteron scattering
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57002022-12-02T07:47:03Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersionddc:510doc-type:DoctoralThesis
Über projektiv eingebettete Inzidenzgruppen
Otto, Joachim
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5700
http://dx.doi.org/10.15488/5648
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5700/2/265202957.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5700/1/265202957.pdf
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Incidence groups
algebraic representation
incidence structures embeddable into projective spaces
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57162022-12-02T08:09:01Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersionddc:510doc-type:DoctoralThesis
On simple zeros of the Riemann zeta-function
Steuding, Jörn
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
eng
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5716
http://dx.doi.org/10.15488/5664
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5716/2/253563305.pdf.txt
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Riemann zeta-function
mean square
Levinson's method
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::510 | Mathematik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57192022-12-02T07:36:30Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Stoßwellen in zweidimensionalen Plasmaströmungen mit Objekten : Entwicklung eines numerischen Verfahrens und Methoden zur Auswertung der Daten
Wallus, Harald
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5719
http://dx.doi.org/10.15488/5667
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5719/2/26944307X.pdf.txt
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Instationary shock fronts
numeric modelling
non oscilating algorithm
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57212022-12-02T07:36:30Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Anomale Dispersion, kohärente Medien und Weißlichtresonatoren
Wicht, Andreas
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5721
http://dx.doi.org/10.15488/5669
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5721/2/265974089.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5721/1/265974089.pdf
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Experimental work
quantum optics
light-matter interaction
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57242022-12-02T07:36:30Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Standardisierbare Verfahren zur präuisen Charakterisierung des Absorptions-, Reflexions- und Tranmissionsgrads optischer Komponenten
Willamowski, Uwe
[no abstract]
Hannover : Universität
1999
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5724
http://dx.doi.org/10.15488/5672
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5724/2/253371368.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5724/1/253371368.pdf
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Standardisations
absorptance
reflectance
transmittance
optical characterisation
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57322022-12-02T07:47:03Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Experimentelle und theoretische Untersuchung asymptotischer molekularer Zustände am Beispie Na2
Elbs, Michael
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5732
http://dx.doi.org/10.15488/5680
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5732/2/246847859.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5732/1/246847859.pdf
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Long-range interactions
scattering length
Na2
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57342022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersionddc:610doc-type:DoctoralThesis
Diodengepumpte Festkörperlaser im Spektralbereich um 2[my]m für Anwendungen in der Lasermedizin
Fiebig, Michael
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5734
http://dx.doi.org/10.15488/5682
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5734/2/24546977X.pdf.txt
8d64597a9c8ed0e917b20227bdcfc527
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5734/1/24546977X.pdf
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Diode-pumped solid state lasers
quasi-3-level system
laser medicine
Dewey Decimal Classification::600 | Technik::610 | Medizin, Gesundheit
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57372022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Protonen-induzierte Restkernproduktion in schweren Elementen bei mittleren Energien
Gloris, Martin
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5737
http://dx.doi.org/10.15488/5685
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5737/2/246523646.pdf.txt
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Nuclear reactions
nuclide production cross section
theoretical modelling
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57442022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Neuartige hocheffiziente Silizium-Solarzellen mit beidseitiger Lichtempfindlichkeit
Hübner, Andreas
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5744
http://dx.doi.org/10.15488/5692
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5744/2/246175494.pdf.txt
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Solar cell
silicon
floating junction
Dewey Decimal Classification::600 | Technik::620 | Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau::621 | Angewandte Physik::621,3 | Elektrotechnik, Elektronik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57452022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Das Quantenlimit in der Interferometrie
Jennrich, Oliver
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5745
http://dx.doi.org/10.15488/5693
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5745/2/247663360.pdf.txt
6a835e41add6ae75738ae9605ade3bcd
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5745/1/247663360.pdf
bad8a667686d0bcb9c1d34cbfae492ca
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Radiation pressure noise
thermal noise
interferometric standard quantum limit
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57492022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersionddc:610doc-type:DoctoralThesis
Optoakustische Tomographie mit laserinduziertem Ultraschall in der medizinischen Diagnostik
Lohmann, Stefan
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5749
http://dx.doi.org/10.15488/5697
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5749/2/246167688.pdf.txt
e1079cdecf852ccde45f958a87e10556
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5749/1/246167688.pdf
c95b5ebc8d7857aef23df797511b683b
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Laser-induced pressure transients
optical properties
on-line-dosimetry
Dewey Decimal Classification::600 | Technik::610 | Medizin, Gesundheit
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57592022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Polarisationsgradientenkühlen eines langsamen Atomstrahls
Rauner, Max
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5759
http://dx.doi.org/10.15488/5707
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5759/2/251815404.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5759/1/251815404.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Laser cooling
atom optics
quantum optics
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57672022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersionddc:610doc-type:DoctoralThesis
Spektroskopische und strukturelle Untersuchungen gewebeähnlicher Substanzen mit der gepulsten photothermischen Radiometrie
Schmitz, Christoph
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5767
http://dx.doi.org/10.15488/5715
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5767/2/248456490.pdf.txt
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Photothermal radiometry
tissue optics
on-line-dosimetry
Dewey Decimal Classification::600 | Technik::610 | Medizin, Gesundheit
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57682022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Theoretische und experimentelle Untersuchung thermischer Effekte in diodengepumpten Hochleistungs-Nd:YAG-Stablasern
Schöne, Wolfram
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5768
http://dx.doi.org/10.15488/5716
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5768/2/247186449.pdf.txt
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Diode-pumping
high power solid-state lasers
thermooptical effects
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57712022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Thermisches Rauschen : eine Empfindlichkeitsgrenze der Interferometrie
Traeger, Stefan
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5771
http://dx.doi.org/10.15488/5719
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Interferometry
thermal noise
quantum limit
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57732022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Numerische Modelle der Farley-Buneman-Instabilität im polaren Elektrojet
Vom Endt, Axel
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5773
http://dx.doi.org/10.15488/5721
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5773/2/251484491.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5773/1/251484491.pdf
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Farley-Buneman-instability
ionosphere
PIC-simulation
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57752022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Führen lasergekühlter Atome in optischen Hohlfasern durch holographisch erzeugte Lichtfelder
Wokurka, Guido
[no abstract]
Hannover : Universität
1998
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5775
http://dx.doi.org/10.15488/5723
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5775/1/247516740.pdf
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Atom optics
holography
laser cooling
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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Rasterkraftmikroskopie-Untersuchungen an Isolator/Halbleiter-Systemen : die Wachstumsmorphologie von CaF2/Si(111)
Pietsch, Holger
[no abstract]
Hannover : Universität
1997
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5779
http://dx.doi.org/10.15488/5727
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5779/2/235420557.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5779/1/235420557.pdf
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Insulator/semiconductor system
growth
UHV scanning force microscopy
Isolator/Halbleiter System
Wachstum
UHV-Rasterkraftmikroskop
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57852022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessstatus-type:publishedVersionddc:610doc-type:DoctoralThesis
Untersuchungen zur Strahlenexposition von Einwohnern kontaminierter Ortschaften der nördlichen Ukraine
Botsch, Wolfgang
[no abstract]
Hannover : Universität
2000
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5785
http://dx.doi.org/10.15488/5733
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5785/2/321701682.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5785/1/321701682.pdf
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Chernobyl
exposure
radioactivity
Dewey Decimal Classification::600 | Technik::610 | Medizin, Gesundheit
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57902022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Der Plateau-Übergang im Quanten-Hall-Effekt : Experimente zur Temperatur- und Frequenzabhängigkeit
Hohls, Frank
[no abstract]
Hannover : Universität
2000
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5790
http://dx.doi.org/10.15488/5738
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5790/2/321495799.pdf.txt
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Quantum hall effect
plateau transition
scaling
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/57942022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Spinaufgelöste Tunnelspektroskopie von Halbleiterheterostrukturen : Zeeman-Effekt und Phasenrelaxation
König, Peter Richard
[no abstract]
Hannover : Universität
2000
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5794
http://dx.doi.org/10.15488/5742
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5794/2/317666622.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5794/1/317666622.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Resonant tunneling
phase relaxation
spin dependent density of states
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
oai:www.repo.uni-hannover.de:123456789/58172022-12-02T07:50:31Zcom_123456789_1com_123456789_2961col_123456789_7col_123456789_2962doc-type:Textopen_accessddc:530status-type:publishedVersiondoc-type:DoctoralThesis
Modellierung der Entstehung rotationssymmetrischer Filamente in der Zündphase großvolumiger Hochdruckglimmentladungen
Storr, Helmut
[no abstract]
Hannover : Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
2000
DoctoralThesis
Text
ger
https://www.repo.uni-hannover.de/handle/123456789/5817
http://dx.doi.org/10.15488/5765
https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5817/2/321472322.pdf.txt
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https://www.repo.uni-hannover.de/bitstream/123456789/5817/1/321472322.pdf
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Es gilt deutsches Urheberrecht. Das Dokument darf zum eigenen Gebrauch kostenfrei genutzt, aber nicht im Internet bereitgestellt oder an Außenstehende weitergegeben werden.
Discharge
instability
cathode
Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::530 | Physik
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