Design of Signal Generators Using Active Elements Developed in I3T25 CMOS Technology Single IC Package for Illuminance to Frequency Conversion

This paper presents a compact and simple design of adjustable triangular and square wave functional generators employing fundamental cells fabricated on a single integrated circuit (IC) package. Two solutions have electronically tunable repeating frequency. The linear adjustability of repeating frequency was verified in the range between 17 and 264 kHz. The main benefits of the proposed generator are the follows: A simple adjustment of the repeating frequency by DC bias current, Schmitt trigger (threshold voltages) setting by DC driving voltage, and output levels in hundreds of mV when the complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process with limited supply voltage levels is used. These generators are suitable to provide a simple conversion of illuminance to frequency of oscillation that can be employed for illuminance measurement and sensing in the agriculture applications. Experimental measurements proved that the proposed concept is usable for sensing of illuminance in the range from 1 up to 500 lx. The change of illuminance within this range causes driving of bias current between 21 and 52 mu A that adjusts repeating frequency between 70 and 154 kHz with an error up to 10% between the expected and real cases

A system for time-encoded non-linear spectroscopy and microscopy

Raman scattering can be applied to biological imaging to identify molecules in a sample without the need for adding labels. Raman microscopy can be used to visualize functional areas at the cellular level by means of a molecular contrast and is thus a highly desired imaging tool to identify diseases in biomedical imaging. The underlying Raman scattering effect is an optical inelastic scattering effect, where energy is transferred to molecular excitations. Molecules can be identified by monitoring this energy loss of the pump light, which corresponds to a vibrational or rotational energy of the scattering molecule. With Raman scattering, the molecules can be identified by their specific vibrational energies and even quantified due to the signal height. This technique has been known for almost a century and finds vast applications from biology to medicine and from chemistry to homeland security. A problem is the weak effect, where usually only one in a billion photons are scattered. Non-linear enhancement techniques can improve the signal by many orders of magnitude. This can be especially important for fast biomedical imaging of highly scattering media and for high resolution spectroscopy, surpassing the resolution of usual spectrometers. In this thesis a new system for stimulated Raman spectroscopy (SRS) and hyperspectral Raman microscopy with a rapidly wavelength swept laser is presented. A time-encoded (TICO) technique was developed that enables direct encoding of the Raman transition energy in time and direct detection of the intensity change on the Stokes laser by employing fast analogue-to-digital converter (ADC) cards (1.8 Gigasamples/s). Therefore, a homebuilt pump laser was developed based on a fiber-based master oscillator power amplifier (MOPA) at 1064 nm and extended by a Raman shifter that can shift the output wavelength to 1122 nm or 1186 nm. This is achieved by seeding the Raman amplification in the fiber with a narrowband 1122 nm laser diode. Surprisingly, this also leads to narrowband (0.4 cm-1) cascaded Raman shifts at 1186 nm and 1257 nm, which is in contrast to the usually broadband spontaneous Raman transition in fused silica. The underlying effect was examined and therefore concluded that it is most probably due to a combined four-wave-mixing and cascaded Raman scattering mechanism. Experimentally, the narrowband cascaded Raman line was used to record a high-resolution TICO-Raman spectrum of benzene. As Raman Stokes laser, a rapidly wavelength swept Fourier domain mode-locked (FDML) laser was employed which provides many advantages for SRS. The most important advantages of this fiber based laser are that it enables coverage of the whole range of relevant Raman energies from 250 cm-1 up to 3150 cm-1, while being a continuous wave (CW) laser, which at the same time allows high resolution (0.5 cm-1) spectroscopy. Further, it enables a new dual stage balanced detection which permits shot noise limited SRS measurements and, due to the well-defined wavelength sweep, the TICO-Raman technique directly provides high-quality Raman spectra with accurate Raman transition energy calibration. This setup was used for different applications, including Raman spectroscopy and non-linear microscopy. As results, broadband Raman spectra are presented and compared to a state-of-the-art spontaneous Raman spectrum. Furthermore, several spectroscopic features are explored. For first imaging results, samples were raster scanned with a translational stage and at each pixel a TICO-Raman spectrum acquired. This led to a hyperspectral Raman image which was transformed into a color-coded image with molecular contrast. Biological imaging of a plant stem is presented. The setup further allowed performing multi-photon absorption imaging by two-photon excited fluorescence (TPEF). In summary, this thesis presents the design, development and preliminary testing of a new and promising platform for spectroscopy and non-linear imaging. This setup holds the capability of biological multi-modal imaging, including modalities like optical coherence tomography (OCT), absorption spectroscopy, SRS, TPEF, second harmonic generation (SHG), third-harmonic generation (THG) and fluorescence lifetime imaging (FLIM). Amongst the most promising characteristics of this setup is the fiber-based design, paving the way for an endoscopic imaging setup. Already now, this makes it a robust, alignment-free, reliable and easy-to-use system.Ramanstreuung kann in der biomedizinischen Bildgebung dazu eingesetzt werden, Moleküle in einer Probe zu identifizieren, ohne dass die Probe vorher aufbereitet werden muss. Raman Mikroskopie kann funktionelle Bereiche sichtbar machen, indem es einen molekularen Kontrast auf Größenordnungen der Zellen bereitstellt und wird damit hochinteressant für die Krankheitserkennung in biomedizinischer Bildgebung. Der zugrundeliegende Raman Streuprozess ist ein optisch-inelastischer Streuungsmechanismus der die Detektion von Molekülschwingungen ermöglicht. Dabei wird das gestreute Licht detektiert und die Energiedifferenz zum Anregungslicht entspricht der molekularen Schwingungsenergie. Durch diese molekülspezifischen Schwingungsenergien ist es möglich, die Moleküle zu identifizieren und weiterhin durch die Signalhöhe zu quantifizieren. Diese Technik ist seit nunmehr beinahe einem Jahrhundert bekannt und findet breite Anwendung in Gebieten wie der Biologie, Chemie und der Medizin. Das Problem der Ramanstreuung ist die geringe Signalstärke des Effekts, wobei normalerweise nur eines von einer Milliarde Photonen gestreut wird. Es ist jedoch möglich, diesen Effekt durch nichtlineare Techniken um einige Größenordnungen zu verstärken. Dies wird besonders relevant beim Einsatz in der biomedizinischen Bildgebung von hochstreuendem Gewebe und bei hochauflösender Spektroskopie, wo gewöhnliche, gitterbasierte Spektrometer an ihre Grenzen stoßen. In der vorliegenden Arbeit wird ein neues System zur stimulierten Ramanstreuung (SRS) und hyperspektralen Ramanmikroskopie mittels eines schnell wellenlängenabstimmbaren Lasers vorgestellt. Hierfür wurde eine neue, zeitkodierte (TICO) Technik entwickelt, die es ermöglicht, die abgefragte Raman-Schwingungsenergie in der Zeit zu kodieren und weiter die durch SRS auftretende Leistungssteigerung direkt in der Zeitdomäne aufzunehmen, indem sehr schnelle Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) mit 1.8 Gigasamples/s eingesetzt werden. Der hierfür entwickelte Pumplaser ist ein faserbasierter Masteroszillator Leistungsverstärker (MOPA) mit integriertem Ramanwandler, der einen Betrieb bei 1064 nm, 1122 nm oder 1186 nm ermöglicht. Diese Mehrwellenlängenfähigkeit basiert auf dem Ramaneffekt in der Glasfaser, der durch ein Keimlicht einer 1122 nm Laserdiode stimuliert wird. Überraschenderweise wurde dadurch ebenfalls ein schmalbandiger Betrieb (0,4 cm-1) der kaskadierten Ramanbanden bei 1186 nm und 1257 nm beobachtet, was zunächst der erwarteten breitbandigen Ramanbande von Glas widerspricht. Diese Ergebnisse wurden untersucht und es wird ein Modell vorgeschlagen, wonach der gefundene Effekt auf einer Kombination von Vier-Wellen-Mischen und kaskadierter Ramanstreuung beruht. Das schmalbandige kaskadierte Ramanlicht bei 1186 nm wurde im Experiment für hochauflösende Ramanspektroskopie von Benzol benutzt. Als Raman Stokeslaser wurde ein schnell wellenlängenabstimmbarer Fourierdomänen modengekoppelter (FDML) Laser benutzt, der einige Vorteile kombiniert. Als wichtigste Vorteile dieses faserbasierten Lasers sind die breite Abdeckung relevanter Ramanenergien, die sich von möglichen 250 cm-1 bis 3150 cm-1 erstreckt, die gleichzeitig hohe spektrale Auflösung (0.5 cm-1), und der für biologische Bildgebung interessante Dauerstrich-Betrieb (CW) zu nennen. Weiterhin wurde eine neue, zweistufig balanzierte Detektion entwickelt, die SRS Messungen an der Schrotrauschgrenze ermöglichen. Die wohldefinierte Wellenlängen-zu-Zeit Beziehung dieses Lasers wurde darüber hinaus dafür benutzt, den TICO-Raman Spektren direkt Ramanenergien zuzuweisen. Dadurch wurden hochqualitative Ramanspektren mit akkurater Wellenzahlinformation möglich. Das entwickelte System wurde für Anwendungen in der Raman Spektroskopie und nicht-linearen Bildgebung eingesetzt. Als Ergebnisse werden breitbandig abgetastete Ramanspektren präsentiert, die mit spontanen Raman Spektren verglichen werden. Weitere, neue spektrale Anwendungen wurden untersucht und erste Mikroskopiebilder erzeugt. Hierfür wurde die Probe mittels eines Verschiebetisches verfahren und an jedem Pixel ein TICO-Raman Spektrum aufgenommen. Die so erzeugten hyperspektralen Raman Mikroskopiebilder wurden in farbig kodierte Bilder mit molekularem Kontrast umgewandelt. Es wird eine TICO-Raman Mikroskopieaufnahme von einem Pflanzenschnitt präsentiert. Das System erlaubt es ferner, durch den Einsatz des hochintensiven Pumplasers Bilder mit Mehrphotonenabsorption zu messen, indem zweiphotonenangeregte Fluoreszenzbildgebung (TPEF) angewandt wird. Zusammenfassend wird in dieser Arbeit die Entwicklung eines neuen Systems der Spektroskopie und nichtlinearen Bildgebung beschrieben und erste Messergebnisse präsentiert. Mit diesem System wird es möglich sein, viele verschiedene Bildgebungsverfahren zu verbinden. Darunter unter anderem Bildgebungsverfahren wie die optische Kohärenztomographie (OCT), Absorptionsspektroskopie, SRS, TPEF, Frequenzverdopplung (SHG) und Frequenzverdreifachung (THG) und Fluoreszenzlebenszeitmikroskopie (FLIM). Der wohl vielversprechendste Vorteil dieses Systems liegt in dem faserbasierten Design, welches es ermöglichen kann dieses System zukünftig zur endoskopischen Bildgebung einzusetzen. Bereits jetzt ergibt dieser faserbasierte Aufbau ein sehr robustes System, das verlässlich, justagefrei und einfach zu bedienen ist

Development of an image converter of radical design

A long term investigation of thin film sensors, monolithic photo-field effect transistors, and epitaxially diffused phototransistors and photodiodes to meet requirements to produce acceptable all solid state, electronically scanned imaging system, led to the production of an advanced engineering model camera which employs a 200,000 element phototransistor array (organized in a matrix of 400 rows by 500 columns) to secure resolution comparable to commercial television. The full investigation is described for the period July 1962 through July 1972, and covers the following broad topics in detail: (1) sensor monoliths; (2) fabrication technology; (3) functional theory; (4) system methodology; and (5) deployment profile. A summary of the work and conclusions are given, along with extensive schematic diagrams of the final solid state imaging system product

Design and development of axial-field air-cored brushless DC motors

This thesis is concerned with the principle and operation of axial-field brushless dc motors. It also describes the development of a brushless dc drive system which consists of three system elements: a disc-motor, an electronic power regulator, and a microprocessor-based controller. The principle of axial-field machines is discussed, and attention is given to the effect of the air-gap flux distribution on the emf waveform. By controlling the flux distribution, the induced emf is optimised for inverter-fed operation. The aim of the optimisation is to increase the motor's power density, and to simplify the interfacing between the control electronics and the motor. The designs and operations of three prototype motors are described, and certain problems relating to brushless dc motors, and to disc-motors in particular are discussed. These problems include undercommutation, and the effect of the drive configuration on the armature current. The design of the electronic power regulator and the selection of a suitable pulse-width modulation < r*WM) strategy for current control are presented. The features of the 3-phase 4-quadrant regulator, which capitalised on the special characteristics of the disc-motor, include the use of power MOSFETs as the PWM devices, and the use of an inverter bridge of which only the bottom-half is PWMed. A model of the switching regulator is also presented. The microprocessor-based controller sub-system controls the commutation sequence and the switching pulse-width of the power regulator to provide a constant torque output from the drive system. Both the commutation and the pulse-width controls are implemented by using the look-up table technique. The commutation signals are derived from a specially developed rotor position detector which can be used to provide automatic commutation advancing

Emergency vehicle alert system, phase 2

The EVAS provides warning for hearing-impaired motor vehicle drivers that an emergency vehicle is in the local vicinity. Direction and distance to the emergency vehicle are presented visually to the driver. This is accomplished by a special RF transmission/reception system. During this phase the receiver and transmitter from Phase 1 were updated and modified and a directional antenna developed. The system was then field tested with good results. Static and dynamic (moving vehicle) tests were made with the direction determined correctly 98 percent of the time

Gate-Turn-Off thyristor commutation of DC machines : The development of a rotating DC machine with static commutation of armature coil current using Gate-Turn-Off thyristor devices.

The thesis Is concerned with the development of a separately excited DC machine In which gate turn-off thyristor devices with their associated firing and protective circuits are used to provide the static commutation of armature coil current. The developed machine has Its armature winding with 24 tapping points located on the stator and Interconnected In "Lop" configuration. The Initiation of the conduction periods of armature switching devices Is defined by a digital control logic circuit. In conjunction with an Incremental rotary encoder which provides the necessary feedback Information relating to shaft speed and shaft angular position. This Is arranged such that, under normal running conditions of the machine, the axis of the radial field of the armature winding maintains the normal space-quadrature relationship with that of the main field winding, giving the optimal torque angle of 000. Provision Is made, however, within the digital control circuit for controlled departure of the armature switch tapping points from the quadrature axis positions, and the effect of this, In Improving commutation Is Investigated. The effect of Interpoles Is also explored. On the basis of the analysis carried out, a proposal Is made for the future development of the machine employing a reduced number of armature switching devices without the need for Interpole windings.Electricity Directorate, Ministry of Works, Power and Water, Manama, Bahrain

Low power circuits and systems for wireless neural stimulation

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2011.Cataloged from PDF version of thesis.Includes bibliographical references (p. 155-161).Electrical stimulation of tissues is an increasingly valuable tool for treating a variety of disorders, with applications including cardiac pacemakers, cochlear implants, visual prostheses, deep brain stimulators, spinal cord stimulators, and muscle stimulators. Brain implants for paralysis treatments are increasingly providing sensory feedback via neural stimulation. Within the field of neuroscience, the perturbation of neuronal circuits wirelessly in untethered, freely-behaving animals is of particular importance. In implantable systems, power consumption is often the limiting factor in determining battery or power coil size, cost, and level of tissue heating, with stimulation circuitry typically dominating the power budget of the entire implant. Thus, there is strong motivation to improve the energy efficiency of implantable electrical stimulators. In this thesis, I present two examples of low-power tissue stimulators. The first type is a wireless, low-power neural stimulation system for use in freely behaving animals. The system consists of an external transmitter and a miniature, implantable wireless receiver-and-stimulator utilizing a custom integrated chip built in a standard 0.5 ptm CMOS process. Low power design permits 12 days of continuous experimentation from a 5 mAh battery, extended by an automatic sleep mode that reduces standby power consumption by 2.5x. To test this device, bipolar stimulating electrodes were implanted into the songbird motor nucleus HVC of zebra finches. Single-neuron recordings revealed that wireless stimulation of HVC led to a strong increase of spiking activity in its downstream target, the robust nucleus of the arcopallium (RA). When this device was used to deliver biphasic pulses of current randomly during singing, singing activity was prematurely terminated in all birds tested. The second stimulator I present is a novel, energy-efficient electrode stimulator with feedback current regulation. This stimulator uses inductive storage and recycling of energy based on a dynamic power supply to drive an electrode in an adiabatic fashion such that energy consumption is minimized. Since there are no explicit current sources or current limiters, wasteful energy dissipation across such elements is naturally avoided. The stimulator also utilizes a shunt current-sensor to monitor and regulate the current through the electrode via feedback, thus enabling flexible and safe stimulation. The dynamic power supply allows efficient transfer of energy both to and from the electrode, and is based on a DC-DC converter topology that is used in a bidirectional fashion. In an exemplary electrode implementation, I show how the stimulator combines the efficiency of voltage control and the safety and accuracy of current control in a single low-power integrated-circuit built in a standard 0.35 pm CMOS process. I also perform a theoretical analysis of the energy efficiency that is in accord with experimental measurements. In its current proof-of-concept implementation, this stimulator achieves a 2x-3x reduction in energy consumption as compared to a conventional current-source-based stimulator operating from a fixed power supply.by Scott Kenneth Arfin.Ph.D

A system for time-encoded non-linear spectroscopy and microscopy

Raman scattering can be applied to biological imaging to identify molecules in a sample without the need for adding labels. Raman microscopy can be used to visualize functional areas at the cellular level by means of a molecular contrast and is thus a highly desired imaging tool to identify diseases in biomedical imaging. The underlying Raman scattering effect is an optical inelastic scattering effect, where energy is transferred to molecular excitations. Molecules can be identified by monitoring this energy loss of the pump light, which corresponds to a vibrational or rotational energy of the scattering molecule. With Raman scattering, the molecules can be identified by their specific vibrational energies and even quantified due to the signal height. This technique has been known for almost a century and finds vast applications from biology to medicine and from chemistry to homeland security. A problem is the weak effect, where usually only one in a billion photons are scattered. Non-linear enhancement techniques can improve the signal by many orders of magnitude. This can be especially important for fast biomedical imaging of highly scattering media and for high resolution spectroscopy, surpassing the resolution of usual spectrometers. In this thesis a new system for stimulated Raman spectroscopy (SRS) and hyperspectral Raman microscopy with a rapidly wavelength swept laser is presented. A time-encoded (TICO) technique was developed that enables direct encoding of the Raman transition energy in time and direct detection of the intensity change on the Stokes laser by employing fast analogue-to-digital converter (ADC) cards (1.8 Gigasamples/s). Therefore, a homebuilt pump laser was developed based on a fiber-based master oscillator power amplifier (MOPA) at 1064 nm and extended by a Raman shifter that can shift the output wavelength to 1122 nm or 1186 nm. This is achieved by seeding the Raman amplification in the fiber with a narrowband 1122 nm laser diode. Surprisingly, this also leads to narrowband (0.4 cm-1) cascaded Raman shifts at 1186 nm and 1257 nm, which is in contrast to the usually broadband spontaneous Raman transition in fused silica. The underlying effect was examined and therefore concluded that it is most probably due to a combined four-wave-mixing and cascaded Raman scattering mechanism. Experimentally, the narrowband cascaded Raman line was used to record a high-resolution TICO-Raman spectrum of benzene. As Raman Stokes laser, a rapidly wavelength swept Fourier domain mode-locked (FDML) laser was employed which provides many advantages for SRS. The most important advantages of this fiber based laser are that it enables coverage of the whole range of relevant Raman energies from 250 cm-1 up to 3150 cm-1, while being a continuous wave (CW) laser, which at the same time allows high resolution (0.5 cm-1) spectroscopy. Further, it enables a new dual stage balanced detection which permits shot noise limited SRS measurements and, due to the well-defined wavelength sweep, the TICO-Raman technique directly provides high-quality Raman spectra with accurate Raman transition energy calibration. This setup was used for different applications, including Raman spectroscopy and non-linear microscopy. As results, broadband Raman spectra are presented and compared to a state-of-the-art spontaneous Raman spectrum. Furthermore, several spectroscopic features are explored. For first imaging results, samples were raster scanned with a translational stage and at each pixel a TICO-Raman spectrum acquired. This led to a hyperspectral Raman image which was transformed into a color-coded image with molecular contrast. Biological imaging of a plant stem is presented. The setup further allowed performing multi-photon absorption imaging by two-photon excited fluorescence (TPEF). In summary, this thesis presents the design, development and preliminary testing of a new and promising platform for spectroscopy and non-linear imaging. This setup holds the capability of biological multi-modal imaging, including modalities like optical coherence tomography (OCT), absorption spectroscopy, SRS, TPEF, second harmonic generation (SHG), third-harmonic generation (THG) and fluorescence lifetime imaging (FLIM). Amongst the most promising characteristics of this setup is the fiber-based design, paving the way for an endoscopic imaging setup. Already now, this makes it a robust, alignment-free, reliable and easy-to-use system.Ramanstreuung kann in der biomedizinischen Bildgebung dazu eingesetzt werden, Moleküle in einer Probe zu identifizieren, ohne dass die Probe vorher aufbereitet werden muss. Raman Mikroskopie kann funktionelle Bereiche sichtbar machen, indem es einen molekularen Kontrast auf Größenordnungen der Zellen bereitstellt und wird damit hochinteressant für die Krankheitserkennung in biomedizinischer Bildgebung. Der zugrundeliegende Raman Streuprozess ist ein optisch-inelastischer Streuungsmechanismus der die Detektion von Molekülschwingungen ermöglicht. Dabei wird das gestreute Licht detektiert und die Energiedifferenz zum Anregungslicht entspricht der molekularen Schwingungsenergie. Durch diese molekülspezifischen Schwingungsenergien ist es möglich, die Moleküle zu identifizieren und weiterhin durch die Signalhöhe zu quantifizieren. Diese Technik ist seit nunmehr beinahe einem Jahrhundert bekannt und findet breite Anwendung in Gebieten wie der Biologie, Chemie und der Medizin. Das Problem der Ramanstreuung ist die geringe Signalstärke des Effekts, wobei normalerweise nur eines von einer Milliarde Photonen gestreut wird. Es ist jedoch möglich, diesen Effekt durch nichtlineare Techniken um einige Größenordnungen zu verstärken. Dies wird besonders relevant beim Einsatz in der biomedizinischen Bildgebung von hochstreuendem Gewebe und bei hochauflösender Spektroskopie, wo gewöhnliche, gitterbasierte Spektrometer an ihre Grenzen stoßen. In der vorliegenden Arbeit wird ein neues System zur stimulierten Ramanstreuung (SRS) und hyperspektralen Ramanmikroskopie mittels eines schnell wellenlängenabstimmbaren Lasers vorgestellt. Hierfür wurde eine neue, zeitkodierte (TICO) Technik entwickelt, die es ermöglicht, die abgefragte Raman-Schwingungsenergie in der Zeit zu kodieren und weiter die durch SRS auftretende Leistungssteigerung direkt in der Zeitdomäne aufzunehmen, indem sehr schnelle Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) mit 1.8 Gigasamples/s eingesetzt werden. Der hierfür entwickelte Pumplaser ist ein faserbasierter Masteroszillator Leistungsverstärker (MOPA) mit integriertem Ramanwandler, der einen Betrieb bei 1064 nm, 1122 nm oder 1186 nm ermöglicht. Diese Mehrwellenlängenfähigkeit basiert auf dem Ramaneffekt in der Glasfaser, der durch ein Keimlicht einer 1122 nm Laserdiode stimuliert wird. Überraschenderweise wurde dadurch ebenfalls ein schmalbandiger Betrieb (0,4 cm-1) der kaskadierten Ramanbanden bei 1186 nm und 1257 nm beobachtet, was zunächst der erwarteten breitbandigen Ramanbande von Glas widerspricht. Diese Ergebnisse wurden untersucht und es wird ein Modell vorgeschlagen, wonach der gefundene Effekt auf einer Kombination von Vier-Wellen-Mischen und kaskadierter Ramanstreuung beruht. Das schmalbandige kaskadierte Ramanlicht bei 1186 nm wurde im Experiment für hochauflösende Ramanspektroskopie von Benzol benutzt. Als Raman Stokeslaser wurde ein schnell wellenlängenabstimmbarer Fourierdomänen modengekoppelter (FDML) Laser benutzt, der einige Vorteile kombiniert. Als wichtigste Vorteile dieses faserbasierten Lasers sind die breite Abdeckung relevanter Ramanenergien, die sich von möglichen 250 cm-1 bis 3150 cm-1 erstreckt, die gleichzeitig hohe spektrale Auflösung (0.5 cm-1), und der für biologische Bildgebung interessante Dauerstrich-Betrieb (CW) zu nennen. Weiterhin wurde eine neue, zweistufig balanzierte Detektion entwickelt, die SRS Messungen an der Schrotrauschgrenze ermöglichen. Die wohldefinierte Wellenlängen-zu-Zeit Beziehung dieses Lasers wurde darüber hinaus dafür benutzt, den TICO-Raman Spektren direkt Ramanenergien zuzuweisen. Dadurch wurden hochqualitative Ramanspektren mit akkurater Wellenzahlinformation möglich. Das entwickelte System wurde für Anwendungen in der Raman Spektroskopie und nicht-linearen Bildgebung eingesetzt. Als Ergebnisse werden breitbandig abgetastete Ramanspektren präsentiert, die mit spontanen Raman Spektren verglichen werden. Weitere, neue spektrale Anwendungen wurden untersucht und erste Mikroskopiebilder erzeugt. Hierfür wurde die Probe mittels eines Verschiebetisches verfahren und an jedem Pixel ein TICO-Raman Spektrum aufgenommen. Die so erzeugten hyperspektralen Raman Mikroskopiebilder wurden in farbig kodierte Bilder mit molekularem Kontrast umgewandelt. Es wird eine TICO-Raman Mikroskopieaufnahme von einem Pflanzenschnitt präsentiert. Das System erlaubt es ferner, durch den Einsatz des hochintensiven Pumplasers Bilder mit Mehrphotonenabsorption zu messen, indem zweiphotonenangeregte Fluoreszenzbildgebung (TPEF) angewandt wird. Zusammenfassend wird in dieser Arbeit die Entwicklung eines neuen Systems der Spektroskopie und nichtlinearen Bildgebung beschrieben und erste Messergebnisse präsentiert. Mit diesem System wird es möglich sein, viele verschiedene Bildgebungsverfahren zu verbinden. Darunter unter anderem Bildgebungsverfahren wie die optische Kohärenztomographie (OCT), Absorptionsspektroskopie, SRS, TPEF, Frequenzverdopplung (SHG) und Frequenzverdreifachung (THG) und Fluoreszenzlebenszeitmikroskopie (FLIM). Der wohl vielversprechendste Vorteil dieses Systems liegt in dem faserbasierten Design, welches es ermöglichen kann dieses System zukünftig zur endoskopischen Bildgebung einzusetzen. Bereits jetzt ergibt dieser faserbasierte Aufbau ein sehr robustes System, das verlässlich, justagefrei und einfach zu bedienen ist

Study of lunar landing sensor performance interim report no. 1

Lunar landing sensor performance - characteristics of sensors for beacon and nonbeacon assistanc