”Nonlinear optical properties of polymers containing azomesogens and chiral molecules: theoretical and experimental evaluations."

The present work emphasizes the use of chirality as an efficient tool to synthesize new types of second order nonlinear materials. Second harmonic generation efficiency (SHG) is used as a measure of second order nonlinear response. Nonlinear optical properties of polymers have been studied theoretically and experimentally. Polymers were designed theoretically by ab initio and semiempirical calculations. All the polymeric systems have been synthesized by condensation polymerization. Second harmonic generation efficiency of the synthesized systems has been measured experimentally by Kurtz and Perry powder method

Simulation and Design of a high speed Solid State Switch for Excimer Laser

Excimerlaser sind gepulste Gaslaser, die Laseremission in Form von Linienstrahlung – abhängig von der Gasmischung – im UV erzeugen. Der erste entladungsgepumpte Excimerlaser wurde 1977 von Ischenko demonstriert. Alle kommerziell verfügbaren Excimerlaser sind entladungsgepumpte Systeme. Um eine Inversion der Besetzungsdichte zu erhalten, die notwendig ist, um den Laser zum Anschwingen zu bekommen, muss aufgrund der kurzen Wellenlänge sehr stark gepumpt werden. Diese Pumpleistung muss von einem Impulsleistungsmodul erzeugt werden. Als Schaltelement gebräuchlich sind Thyratrons, Niederdruckschaltröhren, deren Lebensdauer jedoch sehr limitiert ist. Deshalb haben sich seit Mitte der 1990iger Jahre Halbleiterschalter mit Pulskompressionsstufen auch in dieser Anwendung mehr und mehr durchgesetzt. In dieser Arbeit wird versucht, die Pulskompression durch einen direkt schaltenden Halbleiterstapel zu ersetzen und dadurch die Verluste zu reduzieren sowie den Aufwand für diese Pulskompression einzusparen. Zudem kann auch die maximal mögliche Repetitionsrate erhöht werden. Um die Belastung der Bauelemente zu berechnen, wurden für alle Komponenten möglichst einfache, aber leistungsfähige Modelle entwickelt. Da die normalerweise verfügbaren Daten der Bauelemente sich aber auf andere Applikationen beziehen, mussten für alle Bauteile grundlegende Messungen im Zeitbereich der späteren Applikation gemacht werden. Für die nichtlinearen Induktivitäten wurde ein einfaches Testverfahren entwickelt um die Verluste bei sehr hohen Magnetisierungsgeschwindigkeiten zu bestimmen. Diese Messungen sind die Grundlagen für das Modell, das im Wesentlichen eine stromabhängige Induktivität beschreibt. Dieses Modell wurde für den „magnetic assist“ benützt, der die Einschaltverluste in den Halbleitern reduziert. Die Impulskondensatoren wurden ebenfalls mit einem in der Arbeit entwickelten Verfahren nahe den späteren Einsatzparametern vermessen. Dabei zeigte sich, dass die sehr gebräuchlichen Class II Keramikkondensatoren für diese Anwendung nicht geeignet sind. In der Arbeit wurden deshalb Class I Hochspannungs- Vielschicht- Kondensatoren als Speicherbank verwendet, die ein deutlich besseres Verhalten zeigen. Die eingesetzten Halbleiterelemente wurden ebenfalls in einem Testverfahren nahe den späteren Einsatzparametern vermessen. Dabei zeigte sich, dass nur moderne Leistungs-MOSFET´s für diesen Einsatz geeignet sind. Bei den Dioden ergab sich, dass nur Siliziumkarbid (SiC) Schottky Dioden für die Applikation einsetzbar sind. Für die Anwendung sind prinzipiell verschiedene Topologien möglich. Bei näherer Betrachtung zeigt sich jedoch, dass nur die C-C Transfer Anordnung die gewünschten Ergebnisse liefern kann. Diese Topologie wurde realisiert. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Speicherbank, die vom Netzteil aufgeladen wird. Aus dieser wird dann die Energie in den Laserkopf über den Schalter transferiert. Aufgrund der hohen Spannungen und Ströme müssen 24 Schaltelemente in Serie und je 4 parallel geschaltet werden. Die Ansteuerung der Schalter wird über hochisolierende „Gate“-Transformatoren erreicht. Es zeigte sich, dass eine sorgfältig ausgelegte dynamische und statische Spannungsteilung für einen sicheren Betrieb notwendig ist. In der Arbeit konnte ein Betrieb mit realer Laserkammer als Last bis 6 kHz realisiert werden, der nur durch die maximal mögliche Repetitionsrate der Laserkammer begrenzt war.

Hybrid Power System Modelling - Simulation and Energy Management Unit Development

Weltweit leben mehr als 2 Milliarden Menschen in ländlichen Gebieten. Als Konzept für die elektrische Energieversorgung solcher Gebiete kommen dezentrale elektrische Energieversorgungseinheiten zum Einsatz, die lokal verfügbare erneuerbare Ressourcen nutzen. Stand der Technik bilden Einheiten, die auf PV-Diesel-Batterie System basieren. Die verwendeten Versorgungsskonzepte in Hybridsystemen sind durch den Einsatz von Batterien als Energiespeicher meist wenig zuverlässig und teuer. Diese Energiespeicher sind sehr aufwendig zu überwachen und schwerig zu entsorgen. Den Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die Entwicklung eines neuen Hybridsystems mit einem Wasserreservoir als Energiespeicher. Dieses Konzept eignet sich für Bergregionen in Entwicklungsländern wie Nepal, wo z.B. neben der solaren Strahlung kleine Flüsse in großer Anzahl vorhanden sind. Das Hybridsystem verfügt über einen Synchrongenerator, der die Netzgrößen Frequenz und Spannung vorgibt und zusätzlich unterstützen PV und Windkraftanlage die Versorgung. Die Wasserkraftanlage soll den Anteil der erneuerbaren Energienutzung erhöhen. Die Erweiterung des Systems um ein Dieselaggregat soll die Zuverlässigkeit der Versorgung erhöhen. Das Hybridsystem inkl. der Batterien wird modelliert und simuliert. Anschließend werden die Simulations- und Messergebnisse verglichen, um eine Validierung des Modells zu erreichen. Die Regelungsstruktur ist aufgrund der hohen Anzahl an Systemen und Parametern sehr komplex. Sie wird mit dem Simulationstool Matlab/Simulink nachgebildet. Das Verhalten des Gesamtsystems wird unter verschiedene Lasten und unterschiedlichen meteorologischen Gegebenheiten untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung einer modularen Energiemanagementeinheit, die auf Basis der erneuerbaren Energieversorgung aufgebaut wird. Dabei stellt die Netzfrequenz eine wichtige Eingangsgröße für die Regelung dar. Sie gibt über die Wirkleistungsstatik die Leistungsänderung im Netz wider. Über diese Angabe und die meteorologischen Daten kann eine optimale wirtschaftliche Aufteilung der Energieversorgung berechnet und eine zuverlässige Versorgung gewährleistet werden. Abschließend wurde die entwickelte Energiemanagementeinheit hardwaretechnisch aufgebaut, sowie Sensoren, Anzeige- und Eingabeeinheit in die Hardware integriert. Die Algorithmen werden in einer höheren Programmiersprache umgesetzt. Die Simulationen unter verschiedenen meteorologischen und netztechnischen Gegebenheiten mit dem entwickelten Model eines Hybridsystems für die elektrische Energieversorgung haben gezeigt, dass das verwendete Konzept mit einem Wasserreservoir als Energiespeicher ökologisch und ökonomisch eine geeignete Lösung für Entwicklungsländer sein kann. Die hardwaretechnische Umsetzung des entwickelten Modells einer Energiemanagementeinheit hat seine sichere Funktion bei der praktischen Anwendung in einem Hybridsystem bestätigen können.

Time Discretization of the SST-generalized Navier-Stokes Equations: Positive and Negative Results

In the theory of the Navier-Stokes equations, the proofs of some basic known results, like for example the uniqueness of solutions to the stationary Navier-Stokes equations under smallness assumptions on the data or the stability of certain time discretization schemes, actually only use a small range of properties and are therefore valid in a more general context. This observation leads us to introduce the concept of SST spaces, a generalization of the functional setting for the Navier-Stokes equations. It allows us to prove (by means of counterexamples) that several uniqueness and stability conjectures that are still open in the case of the Navier-Stokes equations have a negative answer in the larger class of SST spaces, thereby showing that proof strategies used for a number of classical results are not sufficient to affirmatively answer these open questions. More precisely, in the larger class of SST spaces, non-uniqueness phenomena can be observed for the implicit Euler scheme, for two nonlinear versions of the Crank-Nicolson scheme, for the fractional step theta scheme, and for the SST-generalized stationary Navier-Stokes equations. As far as stability is concerned, a linear version of the Euler scheme, a nonlinear version of the Crank-Nicolson scheme, and the fractional step theta scheme turn out to be non-stable in the class of SST spaces. The positive results established in this thesis include the generalization of classical uniqueness and stability results to SST spaces, the uniqueness of solutions (under smallness assumptions) to two nonlinear versions of the Euler scheme, two nonlinear versions of the Crank-Nicolson scheme, and the fractional step theta scheme for general SST spaces, the second order convergence of a version of the Crank-Nicolson scheme, and a new proof of the first order convergence of the implicit Euler scheme for the Navier-Stokes equations. For each convergence result, we provide conditions on the data that guarantee the existence of nonstationary solutions satisfying the regularity assumptions needed for the corresponding convergence theorem. In the case of the Crank-Nicolson scheme, this involves a compatibility condition at the corner of the space-time cylinder, which can be satisfied via a suitable prescription of the initial acceleration.

Theoretical and experimental study of intracavity laser absorption spectroscopy

In this thesis, a dual mode tunable gas sensor based on intracavity laser absorption spectroscopy (ICLAS) principle is investigated, both, numerically and experimentally. In order to minimize the cost and size of the gas sensor, relative intensity noise (RIN) is implemented as a detection parameter. Investigation is performed to determine the effect of injection current, operating temperature, mode spacing, and cavity length on RIN. It has been found that it is best to operate the gas sensor at smaller mode spacing and near the threshold current or at larger mode spacing and far above the threshold current for the use of RIN as the readout parameter.

Evolution of clinical and functional results after arthroscopic treatment of Discoid Meniscus. A case series study of 31 cases.

Purpose: To evaluate the evolution of clinical and functional outcomes of symptomatic discoid lateral meniscus treated arthroscopically over time and to investigate the relationship between associated intra-articular findings and outcomes. Methods: Of all patients treated arthroscopically between 1995 and 2010, patients treated for symptomatic discoid meniscus were identified in the hospital charts. Baseline data (demographics, previous trauma of ipsilateral knee, and associated intra-articular findings) and medium term outcome data from clinical follow-up examinations (pain, locking, snapping and instability of the operated knee) were extracted from clinical records. Telephone interviews were conducted at long term in 28 patients (31 knees). Interviews comprised clinical outcomes as well as functional outcomes as assessed by the International Knee Documentation Committee Subjective Knee Evaluation Form (IKDC). Results: All patients underwent arthroscopic partial meniscectomy. The mean follow-up time for data extracted from clinical records was 11 months (SD ± 12). A significant improvement was found for pain in 77% (p<0.001), locking in 13%, (p=0.045) and snapping in 39 % (p<0.005). The mean follow-up time of the telephone interview was 60 months (SD ± 43). Improvement from baseline was generally less after five years than after one year and functional outcomes of the IKDC indicated an abnormal function after surgery (IKDC mean= 84.5, SD ± 20). In some patients, 5 year-outcomes were even worse than their preoperative condition. Nonetheless, 74% of patients perceived their knee function as improved. Furthermore, better results were seen in patients without any associated intra-articular findings. Conclusions: Arthroscopical partial meniscectomy is an effective intervention to relieve symptoms in patients with discoid meniscus in the medium-term; however, results trend to deteriorate over time. A trend towards better outcome for patients with no associated intra-articular findings was observed.

Advances in the indirect, descriptive, and experimental approaches to the functional analysis of problem behaviour

Resumen tomado de la publicaci??n

The ASSET intercomparison of ozone analyses: method and first results

This paper aims to summarise the current performance of ozone data assimilation (DA) systems, to show where they can be improved, and to quantify their errors. It examines 11 sets of ozone analyses from 7 different DA systems. Two are numerical weather prediction (NWP) systems based on general circulation models (GCMs); the other five use chemistry transport models (CTMs). The systems examined contain either linearised or detailed ozone chemistry, or no chemistry at all. In most analyses, MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding) ozone data are assimilated; two assimilate SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) observations instead. Analyses are compared to independent ozone observations covering the troposphere, stratosphere and lower mesosphere during the period July to November 2003. Biases and standard deviations are largest, and show the largest divergence between systems, in the troposphere, in the upper-troposphere/lower-stratosphere, in the upper-stratosphere and mesosphere, and the Antarctic ozone hole region. However, in any particular area, apart from the troposphere, at least one system can be found that agrees well with independent data. In general, none of the differences can be linked to the assimilation technique (Kalman filter, three or four dimensional variational methods, direct inversion) or the system (CTM or NWP system). Where results diverge, a main explanation is the way ozone is modelled. It is important to correctly model transport at the tropical tropopause, to avoid positive biases and excessive structure in the ozone field. In the southern hemisphere ozone hole, only the analyses which correctly model heterogeneous ozone depletion are able to reproduce the near-complete ozone destruction over the pole. In the upper-stratosphere and mesosphere (above 5 hPa), some ozone photochemistry schemes caused large but easily remedied biases. The diurnal cycle of ozone in the mesosphere is not captured, except by the one system that includes a detailed treatment of mesospheric chemistry. These results indicate that when good observations are available for assimilation, the first priority for improving ozone DA systems is to improve the models. The analyses benefit strongly from the good quality of the MIPAS ozone observations. Using the analyses as a transfer standard, it is seen that MIPAS is similar to 5% higher than HALOE (Halogen Occultation Experiment) in the mid and upper stratosphere and mesosphere (above 30 hPa), and of order 10% higher than ozonesonde and HALOE in the lower stratosphere (100 hPa to 30 hPa). Analyses based on SCIAMACHY total column are almost as good as the MIPAS analyses; analyses based on SCIAMACHY limb profiles are worse in some areas, due to problems in the SCIAMACHY retrievals.

Anthropogenic warming of the oceans: Observations and model results

Observations show the oceans have warmed over the past 40 yr. with appreciable regional variation and more warming at the surface than at depth. Comparing the observations with results from two coupled ocean-atmosphere climate models [the Parallel Climate Model version 1 (PCM) and the Hadley Centre Coupled Climate Model version 3 (HadCM3)] that include anthropogenic forcing shows remarkable agreement between the observed and model-estimated warming. In this comparison the models were sampled at the same locations as gridded yearly observed data. In the top 100 m of the water column the warming is well separated from natural variability, including both variability arising from internal instabilities of the coupled ocean-atmosphere climate system and that arising from volcanism and solar fluctuations. Between 125 and 200 m the agreement is not significant, but then increases again below this level, and remains significant down to 600 m. Analysis of PCM's heat budget indicates that the warming is driven by an increase in net surface heat flux that reaches 0.7 W m(-2) by the 1990s; the downward longwave flux increases bv 3.7 W m(-2). which is not fully compensated by an increase in the upward longwave flux of 2.2 W m(-2). Latent and net solar heat fluxes each decrease by about 0.6 W m(-2). The changes in the individual longwave components are distinguishable from the preindustrial mean by the 1920s, but due to cancellation of components. changes in the net surface heat flux do not become well separated from zero until the 1960s. Changes in advection can also play an important role in local ocean warming due to anthropogenic forcing, depending, on the location. The observed sampling of ocean temperature is highly variable in space and time. but sufficient to detect the anthropogenic warming signal in all basins, at least in the surface layers, bv the 1980s.