620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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We present a novel pump concept that should lead to single-frequency operation of thin-disk lasers without the need for etalons or other spectral filters. The single-frequency operation is due to matching the standing wave pattern of partially coherent pump light to the standing wave pattern of the laser light inside the disk. The output power and the optical efficiency of our novel pump concept are compared with conventional pumping. The feasibility of our pump concept was shown in previous experiments.
We have developed and manufactured a unimorph deformable mirror for space telescopes based on piezoelectric actuation. The mirror features 44 actuators, has an aperture of 50 mm, and is designed to reproduce low-order Zernike modes with a stroke of several tens of µm. We assessed the space compliance by operating the mirror in thermal vacuum, and exposing it to random and sinusoidal vibrations, as well as to ionizing irradiation. Additionally, the operational life time and the laser power handling capability were tested. The mirror was successfully operated in thermal vacuum at 100 K. We report on the conducted tests and the methods used to evaluate the mirror´s performance, and discuss the compliance with the demanded requirements
A numerical analysis of laser resonators with aberrations is presented. {T}he analysis shows that aberrations lead to large diffraction losses of laser resonators which are laid out to produce diffraction-limited beam quality. {S}tatic or dynamic compensation of the aberrations is possible and would yield much higher output power.
DARP is a new protocol proposal with some interesting features like dynamic roles and the use of virtual sub-networks. This article discusses about the wireless sensor network state of art and presents some desirable features in order to adapt these networks to new scenarios. These necessities are quite important to expand the applicability of wireless sensor networks and for this reason, here DARP is proposed.
The spatially varying intensity in a standing wave resonator leads to spatial hole burning in the gain medium of a laser. The spatial hole burning changes the gain of different longitudinal modes and can thus determine the optical spectrum of the laser. We simulate this longitudinal mode competition in standing wave resonators of thin-disk lasers. The resulting optical spectra of the laser are compared to measured optical spectra. We examine two types of resonators: I-resonators and V-resonators with different angles of incidence. In V-resonators, the non-normal incidence of the laser beam on the disk lifts the degeneracy of the polarization. Experiments show that the slight gain advantage for the p-polarization does not lead to polarized emission. For both types of resonators, the measured spectra are in good agreement with the simulated ones. The simulations allow to study the influence of spectral intra-cavity losses on the optical spectrum of a thin-disk laser.
Large space telescopes made of deployable and lightweight structures suffer from aberrations caused by thermal deformations, gravitational release, and alignment errors which occur during the deployment procedure. An active optics system would allow on-site correction of wave-front errors, and ease the requirements on thermal and mechanical stability of the optical train. In the course of a project funded by the European Space Agency we have developed and manufactured a unimorph deformable mirror based on piezoelectric actuation. The mirror is able to work in space environment and is designed to correct for large aberrations of low order with high surface fidelity. This paper discusses design, manufacturing and performance results of the deformable mirror.
Ausgelöst durch das neue Kreislaufwirtschaftsgesetz werden derzeit in zahlreichen Gebietskörperschaften Maßnahmen zur Erweiterung der Wertstofferfassung bis hin zur Erarbeitung einer Wertstoffstrategie unternommen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die Ausgestaltung in der Praxis sowie die bisherigen Erfahrungen, die durch die Begleitung vieler Modellversuche ermittelt wurden.
Mit wenigen Ausnahmen wird im elektrischen Versorgungssystem die Pumpspeichertechnik zur Pufferung größerer Abweichungen zwischen momentanem Stromverbrauch und -erzeugung und zur zeitlichen Verschiebung von Lasten eingesetzt. Erste großtechnische Anlagen wurden bereits Ende der zwanziger Jahre des letzten Jahrhunderts in Deutschland gebaut, um die Auslastung thermischer Kraftwerke gleichmäßiger zu ermöglichen. Pumpspeicherwerke bieten sich somit als Referenztechnologie an, mit der sich neue Entwicklungen messen müssen. Ein Überblick.
Die anhaltende Diskussion um Wirtschaftlichkeit, Leistungsfähigkeit und Qualität der Dienstleistung veranlasst zunehmend mehr Abfallwirtschaft- und Stadtreinigungsbetreibe sich mit der Frage auseinanderzusetzen, " Wo steht mein Betreib im Vergleich zu anderen und wie muss ich mich als Betrieb positionieren?". Erst Antworten hierzu kann u. A. auch eine Teilnahme an einem brancheninternen Benchmarking-Verfahren liefern.
We report on interferometric measurements of the thermo-optical aberrations of the laser medium of an Yb:YAG thin-disk laser in pumped and cw lasing conditions at several pump-power levels with a mean repeatability of 5 nm. These measurements build the basis for future intracavity compensation of the aberrations with our deformable mirror in order to improve the fundamental-mode efficiency.
In order to avoid optical damage and non-linear effects, high-power, high-energy lasers of the petawatt class like PHELIX (petawatt high-energy laser for heavy-ion experiments) use large-aperture optics. Usually, chromatic aberration associated with these optical elements is neglected. By means of numerical simulations, we show how the chromatic aberration affects the focal intensity pattern. In particular, we make quantitative predictions of how chromatic aberration decreases the focused peak intensity. Furthermore, we prove the feasibility of a new interferometer that measures the temporal pulse front distortions which arise from expansion telescopes. We also propose a scheme that pre-compensates these distortions.
The actuator pattern of an adaptive mirror determines the amplitudes and the fidelities of the mirror deformations that can be achieved. In this study, we analyze and compare different electrode patterns of piezoelectric unimorph deformable mirrors using a numerical finite element model. The analysis allows us to determine the optimum actuator pattern, and it is also applicable to bimorph mirrors. The model is verified by comparing its predictions with experimental results of our prototype of a novel unimorph deformable mirror.
Efficient quasi-three-level laser operation requires the generation of the highest possible pump rate from a given pump source. We derive the fundamental scaling laws for the pump rate and we extract optimization criteria for pump concepts from these laws. The analysis is then applied to the thin-disk laser. Based on the results, a novel pump concept for thin-disk lasers is proposed, which allows for several tens of pump beam passes and reduces the optical complexity of conventional pump concepts. Furthermore, the beam quality of the pump source is preserved almost completely, facilitating the highest possible pump rate.
Für elastisch gebettete, kreiszylindrische Konstruktionen wird im Fall getrennter Belastungs- und Bettungswirkung das Last-Verschiebungsverhalten analysiert. Es zeigt sich, dass das System eine Grenzlast hat, nach deren Überschreitung die aufnehmbare Belastung absinkt. Für Anwendungsfälle in der Praxis und zur Auswertung von Modell- und Großversuchen wird ein Diagramm für die Ermittlung der Grenzlasten angegeben. Die untersuchten Bereiche des Steifigkeitsparameters ß und des Konstruktionsparameters k* umfasst Anwendungen wie Tunnelwandungen, Rohre und Rohrauskleidungen aus PVC und Polyethylen sowie Durchlässe aus kalt gewellten und kalt gebogenen Stahlblechen. Es wird die Gültigkeit des gewählten, linear elastischen Stoffgesetzes der Konstruktion abgegrenzt. Beim Erddruckproblem kann die Last- und Bettungswirkung nicht mehr voneinander getrennt werden. Hierfür werden Versuche und rechnerische Ansätze dargestellt, die einen Einblick in das Verhalten der Konstruktion bei Laststeigerung ermöglichen. Unter idealisierten Voraussetzungen existiert im überkritischen Bereich des zunächst mehrwelligen Beulproblems ein weiterer Indifferenzpunkt und eine einwellige Beulform.
Ten opzichte van de richtlijnen voor direct in de bodem ingebedde leidingen (In Duitsland betreft het de richtlijn ATV A127[1], in Frankrijk de Fascicule 70, in Nederland Cur n° 122 voor betonbuizen) vereist de richtlijn voor de statische berekening van linersystemen (kousrelining, u lining, buis in buislining...) voor de sanering van beschadigde riolen een grondig andere aanpak en berekeningsmethodiek. Onder meer zijn voor liners volgende parameters van belang: Toestand van de beschadigde leiding. Wanneer de oude leiding vervormd is, zal bij close fit renovatiesystemen zoals kousliners ook de liner zelf voorvervormingen vertonen. Bij deze onvolkomenheden wordt onderscheid gemaakt tussen lokale intrusie (opbolling) globale voorvervorming (ovalisatie); Materiaalkarakteristieken van de liner samenhangend met de uitharding (vorming van ringspleet enz.); Hoge drukspanningen door externe waterdruk in combinatie met de geringe wanddikte en de relatief lage elasticiteitsmodulus van de liner; De liggingcondities van de liner in de beschadigde leiding (aanwezigheid van scheuren, radiale en axiale verplaatsing enz..); Specifieke eigenschappen van de materialen waaruit de liner is opgebouwd (Elasticiteitsmodulus en buigtreksterkte op lange termijn) Vragen in verband met de stabiliteit van saneringsystemen werden de afgelopen jaren uitgebreid in internationale fora en wereldwijd bediscussieerd, [2] tot [5], en om de mechanische draagkracht ervan na te gaan werden omvangrijke proeven uitgevoerd, [2], [4], [6], [12] en [18]. Aan de hand van het document Merkblatt ATV-M 127-2 [14] is het mogelijk om statische berekeningen op een voor liners adequate wijze uit te voeren en is het mogelijk controleberekeningen uit te voeren zoals dit in Duitsland in het document Merkblatt ATV-M 143-3 [13] geëist wordt.
Experimentelle Standsicherheitsuntersuchung an einem gemauerten Abwasserkanal mit Eiquerschnitt
(1999)
Die Standsicherheitsbeurteilung alter gemauerter Kanäle mit Eiprofil wird dadurch erschwert, dass neben den Unwägbarkeiten der Materialeigenschaften und des Baugrundes keine Regeln zur Nachweisführung vorliegen. ln Anlehnung der Schnittgrößenermittlung an das Arbeitsblatt ATV-A 127 ergeben sich insbesondere bei bestimmten Tiefenlagen rechnerisch unzureichende Sicherheitsbeiwerte, die jedoch offensichtlich mit der örtlich erreichten Tragfähigkeit nicht übereinstimmen. Um die im Sammler-Baugrund-System auftretenden Lastabtragungen zu erkennen und um diese in einem Rechenmodell nachzubilden, wurden die Untersuchungen an einem Abwassersammler in Bremen durchgeführt.
Während über die Erfassung und Bewertung des Bauzustands kleinformatiger Abwasserkanäle inzwischen umfangreich berichtet wurde, liegen über begehbare Kanäle nur wenige Veröffentlichungen vor. Als Teil einer umfassenden Bestandsaufnahme werden Methoden vorgestellt, wie bei Mauerwerkskanälen die Bauzustandserfassung durch Begehungen und ergänzende Untersuchungen erfolgen kann. Ferner werden Verfahren zur Bewertung des Kanalmilieus, der Baustoffverhältnisse und insbesondere der statischen Tragfähigkeit aufgezeigt. Diese Methoden sind teilweise auf begehbare Kanäle aus anderen Baustoffen übertragbar.
Im Rahmen eines USA-Praxissemesters der erstgenannten Autorin an der Tulane University in New Orleans wurden im Jahr 1995 in Zusammenarbeit mit Pipe Liners, Inc. Außendruckversuche an PE-HD-Linern durchgeführt. Bei diesen Versuchen sollte der maximale Beuldruck unter Variation von Randbedingungen des Liners im Altrohr (hier: Längsversatz und Ovalisierung) ermittelt werden. Außerdem war die Ermittlung des Zeitstandverhaltens der mit konstantem Außendruck beaufschlagten Versuchskörper ein wichtiges Versuchsziel. Die experimentellen Ergebnisse werden unter Verwendung der vom Zweitverfasser entwickelten nichtlinearen Theorie ausgewertet.
Das Stabilitätsproblem eines radial elastisch gebetteten Kreisringes unter gleichmäßiger Temperaturerhöhung wird mit der klassischen Stabilitätstheorie einer geometrisch nichtlinearen Theorie und durch Versuche untersucht. Die Ergebnisse für die kritische Temperatur, das Verhalten im überkritischen Bereich und den Einfluss von Vorverformungen werden in Diagrammen in Abhängigkeit von den Steifigkeitsparametern angegeben.
Bedingt durch die zunehmende Mächtigkeit des Wasser führenden Deckgebirges wird bei neueren Schachtbauten der innere Ausbau als Verbundkonstruktion ausgeführt (Voerde, Sophia Jacoba 8): Ein Stahl- oder Gusseisenliner wird von einem dickwandigen Betonmantel mit außen liegendem, wasserdicht verschweißten Stahlmantel umschlossen. Die Verbundkonstruktion wird durch mit der Teufe anwachsende Druckkräfte beansprucht, die einen besonderen Stabilitätsnachweis des relativ dünnwandigen Liners verlangen. Es werden die Durchschlaglasten für unverankerte und verankerte Liner in Abhängigkeit vom Radius-/Wanddickenverhältnis angegeben. Die bei der Berechnung zu berücksichtigenden Imperfektionen, die Grenzwerte für die Annahme einer starren Bettung und weitere Gültigkeitsgrenzen für die Durchschlagslasten werden erläutert und Rechenverfahren für die Praxis aufbereitet.
Schadhafte Abwasserkanäle und -leitungen können durch Einziehen eines flexiblen Liners oder durch Teilauskleidung mit Platten saniert werden. Der Ringraum zwischen Rohr und Liner wird häufig mit Dämmer verfüllt. Die Standsicherheit muss für die Lebensdauer des sanierten Bauwerks unter den während der Sanierungsarbeiten und beim Betrieb des Abwasserkanals herrschenden Bedingungen gewährleistet sein. Das bedeutet, dass konservative Annahmen bezüglich des System- und Belastungsverhaltens zu treffen sind. Für einige wichtige Lastfälle (hydrostatischer Druck mit Auftrieb, Eigenlasten, Temperaturänderungen usw.) werden Lösungsansätze diskutiert und Durchschlagbeiwerte alpha D angegeben. Von besonderer Bedeutung für die Sicherheitsnachweise ist der richtige Ansatz der Vorverformungen: Sie müssen sowohl die Verformungen des Kanals repräsentieren als auch stabilitätstheoretischen Erkenntnissen entsprechen.
Es werden die Verzweigungslasten von Kreisringen, die auf der Außenseite elastisch gebettet sind, nach der klassischen Stabilitätstheorie ermittelt und das Verhalten im überkritischen Bereich untersucht. Im Hinblick auf praktische Anwendungen werden sowohl Kreisringe mit Momentengelenken bzw. Momentenfedergelenken als auch biegesteife Ringe betrachtet. Als Ergebnisse werden die kritischen Lasten mitgeteilt und Hinweise für ihre Anwendung bei der Berechnung von Tunnelauskleidungen und unterirdischen Behältern gegeben.