31 research outputs found
Sieben heylsame/ Und zu dieser bösen trĂŒbseligen Zeit höchstnothwendige Betstunden/ Umb langwĂŒriger noch anhaltender grossen Kriegs-Unruh/ und sonst allerhand ĂŒbermachten obliegenden Beschwerungen Abwendung/ Und des lang-gewĂŒnschten bestĂ€ndigen Friedes Erlangung
Laser written mirror profiles for open-access fiber Fabry-P\'erot microcavities
We demonstrate laser-written concave hemispherical structures produced on the
endfacets of optical fibers that serve as mirror substrates for tunable
open-access microcavities. We achieve finesse values of up to 250, and a mostly
constant performance across the entire stability range. This enables cavity
operation also close to the stability limit, where a peak quality factor of
is reached. Together with a small mode waist of , the cavity achieves a Purcell factor of , which is
useful for experiments that require good lateral optical access or otherwise
large separation of the mirrors. Laser-written mirror profiles can be produced
with a tremendous flexibility in shape and on various surfaces, opening new
possibilities for microcavities.Comment: 8 pages, 3 figure
Multi-layered stochasticity and paracrine signal propagation shape the type-I interferon response
Live-cell imaging and mathematical modelling of the type-I interferon response to viral infection reveal that multiple layers of the cellular response are stochastic events in individual cells, while paracrine propagation of the IFN signal results in reliable antiviral protection
EinfĂ€ltiger/ doch guthertziger Christlicher Leich-Sermon; Tags zuvor Als Des ... Wolffgang-Georgen/ Grafen zu Stollberg/ Königstein/ Rutschefordt/ Wernigeroda und Honstein/ Herrn zu Epstein/ MĂŒntzenberg/ Breuberg/ Aigmond/ Lora und Clettenberg/ Abgeleibter Cörper ... den 14. Decemb. Anno 1631. Zu Stollberg in sein Ruhstellichen ... gesetzet worden ... gehalten Zum Hayn
LadungstrÀgerdynamik und Photoströme im Dirac-Kegel topologischer Isolatoren
In dieser Dissertation werden Experimente vorgestellt und diskutiert, die einen Beitrag
zum grundlegenden VerstÀndnis der ultraschnellen Dynamik von Elektronen und
Photoströmen im topologisch geschĂŒtzten OberflĂ€chenzustand dreidimensionaler topologischer
Isolatoren leisten. Am Wichtigsten im Hinblick auf kĂŒnftige Anwendungen
ist dabei vermutlich die Entdeckung, dass sich mit THz-Strahlung in solchen OberflÀchenzustÀnden
elektrische Ströme treiben lassen, bei denen spinpolarisierte Elektronen
Distanzen von einigen hundert Nanometern nahezu verlustfrei ballistisch ĂŒberwinden.
Auf dieser Basis lÀsst sich möglicherweise eine neue, Lichtwellen-getriebene Elektronik
realisieren, die um drei und mehr GröĂenordnungen schneller wĂ€re als die derzeitige
Elektronik, deren Taktfrequenz auf den GHz-Bereich beschrÀnkt ist.
Die vorgestellten Experimente basieren auf der zeit- und winkelaufgelösten Photoelektronenspektroskopie
und wurden insbesondere an den Materialien Sb2Te3 und
Bi2Te3 durchgefĂŒhrt, die zu den wichtigsten Prototypen dreidimensionaler topologischer
Isolatoren gehören. FĂŒr die transiente Anregung von Elektronen und Photoströmen
im topologisch geschĂŒtzten OberflĂ€chenzustand dieser Materialien wurden
neue experimentelle AnsÀtze unter Verwendung ultrakurzer Laserimpulse im mittleren
Infrarot (MIR) und im THz-Bereich entwickelt. Damit konnten grundlegend neue
Erkenntnisse zu drei verschiedenen Themenkomplexen erzielt werden.
ZunÀchst konnte durch die winkelaufgelöste Zweiphotonen-Photoemission (2PPE)
mit Anregungsenergien im Sichtbaren erstmals die Existenz eines Dirac-Kegels in
der BandlĂŒcke von Sb2Te3 und Sb2Te2Se unzweifelhaft nachgewiesen werden. Aufgrund
der intrinsischen p-Dotierung ist dieser fast vollstÀndig unbesetzt und damit
fĂŒr die konventionelle winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie nicht zugĂ€nglich.
Durch zeitaufgelöste Messungen konnte gezeigt werden, dass die Lebensdauer der
angeregten Elektronen im Dirac-Kegel beider Materialien vor allem durch die Streuung
mit Elektronen im teilweise unbesetzten Volumen-Valenzband der p-dotierten
Kristalle begrenzt wird. Aus temperaturabhÀngigen Messungen konnte gefolgert werden,
dass die Elektron-Phonon-Streuung von untergeordneter Bedeutung ist, fĂŒr bestimmte
Anregungsenergien im OberflÀchenzustand dagegen die Kopplung an das
Volumen-Leitungsband einen starken Einfluss auf die beobachtete Dynamik hat.
Durch den Einsatz von Laserimpulsen im mittleren Infrarot konnte in Sb2Te3 ferner
erstmals eine direkte optische Anregung eines topologischen OberflÀchenzustands
demonstriert werden. Dabei zeigt sich, dass sich fĂŒr Photonenenergien um 0,3 eV reII
sonante optische ĂbergĂ€nge zwischen dem besetzten und unbesetzten Teil des Dirac-
Kegels induzieren lassen. Diese niederenergetische, direkte Anregung resultiert einerseits
in einer bezĂŒglich der Zeit und der Energie stark lokalisierten Besetzung des
OberflÀchenzustands. Der Zerfall der Besetzung konnte auf diese Weise viel gezielter
untersucht werden, als es die indirekte und verzögerte Besetzung nach sichtbarer
Anregung erlaubt. Andererseits konnte so fĂŒr geeignet orientierte Proben eine stark
asymmetrische Verteilung im Impulsraum geschaffen werden, was eine Voraussetzung
fĂŒr die Erzeugung von Photoströmen ist.
Durch die zeitaufgelöste Beobachtung der Umverteilung der Besetzung im Impulsraum
konnte die fĂŒr den Stromtransport entscheidende elastische Impulsstreuung
der Elektronen isoliert und quantifiziert werden. Die auf diese Weise bestimmte effektive
Streuzeit ist mit 2,5 ps viel lÀnger als auf OberflÀchen konventioneller Materialien
und bestÀtigt experimentell, dass die spezielle Spinstruktur des Dirac-Kegels
tatsĂ€chlich mit einer starken EinschrĂ€nkungen fĂŒr die Impulsstreuung einhergeht. FĂŒr
bestimmte azimutale Orientierungen der Probe konnte ĂŒber die HelizitĂ€t der Anregungsimpulse
auĂerdem eine Variation sowohl der Richtung als auch der StĂ€rke der
Asymmetrie erzielt werden, was fĂŒr die optische Kontrolle von Photoströmen von
groĂem Interesse ist.
SchlieĂlich konnte in enger Kooperation mit der Gruppe von Rupert Huber an
der UniversitÀt Regensburg ein völlig neuartiges zeit- und winkelaufgelöstes Photoemissionsexperiment
realisiert werden. In diesem Experiment werden Elektronen im
topologischen OberflÀchenzustand durch das elektrische Feld eines intensiven THz-
Impulses beschleunigt und mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie mit Subzyklen-
Zeitauflösung im Impulsraum beobachtet. Die Apparatur zur Photoelektronenspektroskopie
aus Marburg wurde dazu mit dem Laseraufbau der Huber-Gruppe in Regensburg
kombiniert. Mit den verwendeten THz-Impulsen bei einer Frequenz um 1 THz
und einer Energie von 1 ÎŒJ pro Impuls konnten elektrische FeldstĂ€rken von bis zu
2,8 kV/cm entlang der OberflÀche von Bi2Te3 Proben erreicht werden. Dieses Feld
fĂŒhrt zu einer deutlichen Beschleunigung der Elektronen im OberflĂ€chenzustand und
zu einer Verschiebung des gesamten Fermikreises im Impulsraum um bis zu 7% des
Fermiwellenvektors. Damit verbunden ist eine kurzzeitig sehr hohe OberflÀchenstromdichte
von 2 A/cm.
Ein fĂŒr die zeitaufgelöste Photoemission neuer, experimenteller Aspekt der THz-
Anregung besteht darin, dass die Wechselwirkung der elektrischen THz-Felder mit
den photoemittierten Elektronen auch auĂerhalb der Probe nicht vernachlĂ€ssigbar ist.
Es wurden Verfahren entwickelt, mit denen die Photoelektronenspektren sehr genau
korrigiert werden konnten, sodass die THz-Felder im Vakuum keine EinschrÀnkung
fĂŒr die Energie- und Winkelauflösung der Messdaten darstellten. Gleichzeitig konnte
mit diesen Verfahren sowohl die absolute Amplitude als auch der genaue Zeitverlauf
des elektrischen Feldes an der OberflÀche in situ bestimmt werden.
III
Die genaue Kenntnis des Feldes ermöglicht es, aus der zeitaufgelösten Beobachtung
der Elektronenverteilung im OberflÀchenzustand, die charakteristischen Streuzeiten
fĂŒr elastische und inelastische Elektronenstreuung zu bestimmen. Dazu wurde
die gemessene Elektronenverteilung mit semiklassischen Rechnungen unter Verwendung
der Boltzmann-Gleichung verglichen. In Bi2Te3 liegen die Streuzeiten in der
GröĂenordnung von 1 ps oder sogar darĂŒber. Es zeigt sich also auch bei einer solchen,
echten Transportmessung in der ZeitdomĂ€ne, dass die Streuzeit fĂŒr den ballistischen
Elektronentransport in einem topologisch geschĂŒtzten OberflĂ€chenzustand um mehr
als zwei GröĂenordnungen lĂ€nger als in konventionellen Materialien ist.
Zusammen mit der trÀgheitsfreien Beschleunigung der Elektronen im quasirelativistischen
Dirac-Kegel ergeben sich damit mittlere freie WeglĂ€ngen fĂŒr den ballistischen
Transport von einigen hundert Nanometern. AuĂerdem laufen Elektronenimpulse
aufgrund der linearen Dispersion rÀumlich nicht auseinander. Beide Eigenschaften
sind fĂŒr die Realisierung einer ultraschnellen Elektronik Ă€uĂert vorteilhaft. Mit
den Ergebnissen dieser Arbeit erscheint es vielversprechend, topologische Isolatoren
als Basis fĂŒr die Entwicklung zukĂŒnftiger Lichtwellen-getriebener elektronischer Bauteile
zu nutzen, die mit THz-Taktfrequenzen arbeiten
Drone Strike on a Helicopter Canopy Demonstrator
The evaluation of structures under impact where large-scale projectiles like birds or drones are involved needs analyses at full-scale. The reason is that size effects can yet not be scaled from smaller samples. Hence, a canopy demonstrator with representative dimensions of a medium sized helicopter was developed.
The two objectives for the demonstrator were the design development of a purely bonded windshield concept and the sizing of the windshield. For the windshield, polycarbonate (PC) was used while the carbon fibre reinforced plastics (CFRP) composite frame was adhesively bond by polyurethane.
The experimental results of bird impact tests at different temperatures were used to validate the modelling and simulation approach for the final component design in the real 3d design.
For the drone strike analysis, drone configurations and sizes were analysed. The work was then focused on the widely applied quadcopter configuration. Several steps were taken to validate the material and structural behaviour of the selected drone.
With the generated quadcopter model, several loading conditions on a fast compound helicopter were modelled and the impact of the drone was applied. For the first experiment of a quadcopter drone strike on a plastics windshield a critical impact load case was selected.
To further improve modelling and simulation, there was applied a path for the correlation by means of an instrumentation by force measurement
Determination of streamer inception and flashover at curved insulation surfaces with embedded electrodes
Heat transport at the nanoscale and ultralow temperatures -- implications for quantum technologies
International audienceIn this perspective, we discuss thermal imbalance and the associated electron-mediated thermal transport in quantum electronic devices at very low temperatures. We first present the theoretical approaches describing heat transport in nanoscale conductors at low temperatures, in which quantum confinement and interactions play an important role. We then discuss the experimental techniques for generating and measuring heat currents and temperature gradients on the nanoscale. Eventually we review the most important quantum effects on heat transport, and discuss implications for quantum technologies and future directions in the field