Schnelle Phasenmodulation für einen volumenholographischen Massenspeicher

Forschungsgruppen arbeiten weltweit an der Realisierung neuer Massenspeicher-Technologien für die zukünftige Speichergeneration, um die stetig wachsende Datenmenge der Informations- und Unterhaltungsindustrie zu bewältigen. Ein Ansatz zur Realisierung hochkapazitiver Speicher ist die volumenholographische Datenspeicherung, welcher in der dieser Arbeit verfolgt wird. Die Daten werden in Form eines dreidimensionalen Interferenzmusters, erzeugt durch einen Informations- und einen Referenzstrahl, in ein lichtempfindliches Medium eingeschrieben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Speichern, bei denen Informationen auf der Materialoberfläche gespeichert werden, führt die Ausnutzung des vollständigen Volumens zu einer deutlich größeren Datendichte. Durch die Anwendung verschiedener Adressierungsverfahren, welche die Überlagerung (Multiplexing) mehrerer Datenseiten im gleichen Volumenelement des Speichermaterials ermöglichen, lassen sich hohe Datendichten realisieren. Beim dem phasencodierten Multiplexing werden durch transversales Codieren des Referenzstrahls in seiner Phase bei der Hologramm-Aufnahme mehrere Hologramme in das gleiche Volumen gespeichert. Die Codierung der Phase übernimmt ein speziell angepasster Phasenmodulator auf Flüssigkristall(FK)-Basis. Um neben der hohen Datenkapazität ebenso eine schnelle Datentransfer-Rate beim Schreiben und Lesen der Hologramme zu gewährleisten, war die Schaltzeitverbesserung des Flüssigkristall-Elements das primäre Ziel der hier vorgestellten Arbeit. Es existieren verschiedene Methoden zur Schaltzeitoptimierung von nematischen Flüssigkristallzellen, welche allerdings separat genutzt nicht ausreichen, um die gewünschte Schaltzeit zu erreichen, ohne die Leistungsfähigkeit und Effizienz des optischen Gesamtsystems durch eine starke Absorption und hohe Betriebstemperaturen (>100°C) zu limitieren. Erst die Kombination unterschiedlicher Techniken (FK mit hohem delta n, Transient Nematic Effekt, Temperatur Effekt) und verbesserte Herstellungsverfahren beim Flüssigkristall Zellenbau (ultradünne Zellen im sub-µm Bereich, interne Temperaturstabilisierung) - entwickelt in dieser Arbeit - ermöglichten die Umsetzung schnellster Schaltzeiten (<0,5ms für den Phasenhub von pi). Die innovative Herstellungstechnik der ultradünnen Fotolack-Spacer für Zelldicken im sub-µm Bereich und die hochgenaue interne Temperaturregelung haben wesentlich zur Umsetzung schneller Schaltzeiten beigetragen. Im Verlauf der Arbeit wurden zum Test unterschiedlicher Phasencodierungs-Systeme diverse Elektrodenlayouts entworfen und in FK-Zellen integriert. Die effiziente und homogene Beleuchtung der einzelnen Elemente des jeweiligen Phasenmodulators wurde über die Strahlaufteilung mithilfe diffraktiver optischer Elemente (DOE) in Fotolack umgesetzt (das Phasenprofil liegt hierbei in strukturiertem Fotolack vor). Die Berechnung (Simulated Annealing Algorithmus) und Fabrikation der DOE ist ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit; weiterhin konnte die Laserlithographie-Anlage durch eigene Untersuchungen um die Schreib-Funktion zur Herstellung mehrstufiger Fotolackstrukturen ergänzt werden

New oil condition monitoring system, Wearsens® enables continuous, online detection of critical operating conditions and wear damage

A new oil sensor system is presented for the continuous, online measurement of the wear in turbines, industrial gears, generators, hydraulic systems and transformers. Detection of change is much earlier than existing technologies such as particle counting, vibration measurement or recording temperature. Thus targeted, corrective procedures and/or maintenance can be carried out before actual damage occurs. Efficient machine utilization, accurately timed preventive maintenance, increased service life and a reduction of downtime can all be achieved. The presented sensor system effectively controls the proper operation conditions of bearings and cogwheels in gears. The online diagnostics system measures components of the specific complex impedance of oils. For instance, metal abrasion due to wear debris, broken oil molecules, forming acids or oil soaps, result in an increase of the electrical conductivity, which directly correlates with the degree of contamination of the oil. For additivated lubricants, the stage of degradation of the additives can also be derived from changes in the dielectric constant. The determination of impurities or reduction in the quality of the oil and the quasi continuous evaluation of wear and chemical aging follow the holistic approach of a real-time monitoring of an alteration in the condition of the oil-machine system. Once the oil condition monitoring sensors are installed on the wind turbine, industrial gearbox and test stands, the measuring data can be displayed and evaluated elsewhere. The signals are transmitted to a web-based condition monitoring system via LAN, WLAN or serial interfaces of the sensor unit. Monitoring of the damage mechanisms during proper operation below the tolerance limits of the components enables specific preventive maintenance independent of rigid inspection intervals

Follow-up of cortical activity and structure after lesion with laser speckle imaging and magnetic resonance imaging in nonhuman primates

The nonhuman primate model is suitable to study mechanisms of functional recovery following lesion of the cerebral cortex (motor cortex), on which therapeutic strategies can be tested. To interpret behavioral data (time course and extent of functional recovery), it is crucial to monitor the properties of the experimental cortical lesion, induced by infusion of the excitotoxin ibotenic acid. In two adult macaque monkeys, ibotenic acid infusions produced a restricted, permanent lesion of the motor cortex. In one monkey, the lesion was monitored over 3.5 weeks, combining laser speckle imaging (LSI) as metabolic readout (cerebral blood flow) and anatomical assessment with magnetic resonance imaging (T2-weighted MRI). The cerebral blood flow, measured online during subsequent injections of the ibotenic acid in the motor cortex, exhibited a dramatic increase, still present after one week, in parallel to a MRI hypersignal. After 3.5 weeks, the cerebral blood flow was strongly reduced (below reference level) and the hypersignal disappeared from the MRI scan, although the lesion was permanent as histologically assessed post-mortem. The MRI data were similar in the second monkey. Our experiments suggest that LSI and MRI, although they reflect different features, vary in parallel during a few weeks following an excitotoxic cortical lesion

Echo speckle imaging of dynamic processes in soft materials

International audienceWe present a laser-speckle imaging technique, termed Echo speckle imaging (ESI), that quantifies the local dynamics in biological tissue and soft materials with a noise level around or below 10% of the measured signal without affecting the spatial resolution. We achieve this through an unconventional speckle beam illumination that creates changing, statistically independent illumination conditions and substantially increases the measurement accuracy. Control experiments for dynamically homogeneous and heterogeneous soft materials and tissue phantoms illustrate the performance of the method. We show that this approach enables us to precision-monitor purely dynamic heterogeneities in turbid soft media with a lateral resolution of 100 mkm and better