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Ill., graph. Darst.

This work describes nonlinear spatial and temporal propagation effects of ultrashort laser pulses in a nanoweb fiber. The light-guiding core of the nanoweb fiber is a high-contrast planar silica waveguide (called nanoweb) suspended at the fiber cladding and surrounded by air below and above. The nanoweb fiber is produced with the stack and draw fiber fabrication technique, which allows for making arbitrary lengths of nanowebs with thicknesses ranging from ~100nm up to a few µm and widths between 30 and 180 µm. By tuning the thickness of the nanoweb, the group-velocity dispersion (GVD) curve varies from one lying only in the normal GVD regime for very thin nanowebs, to one being in the anomalous GVD range over a certain wavelength range for nanowebs with increased thickness. Furthermore, the shape of the nanoweb can be altered in the drawing process to be convex, planar or concave. Light guided in the nanoweb is strongly confined in the transverse direction by total internal reflection at the silica-air boundary. Whereas in the nanoweb plane, light propagation is determined by the nanoweb shape. The large flexibility in shaping the nanoweb and the GVD of its modes during the drawing process makes it an ideal system for studying pulse propagation in various dispersion regimes and waveguide forms. In the course of this thesis nonlinear spatial and temporal effects of ultrashort pulse propagation are studied in nanoweb fibers of different shape. First, we study light propagation in a convexly shaped nanoweb, of thickness 510nm in the center. The light is guided in a ~ 6 µm wide region due to an effective index difference from the center to the nanoweb edges. We show that the pulse shape is governed by the GVD and temporal nonlinear propagation effects, which lead to self-phase modulation broadened spectra for excitation in the strongly normal GVD regime (TE mode). When the pump wavelength lies close to, or at the long-wavelength zero-dispersion wavelength (ZDW) (TM mode), a broad supercontinuum (SC) is generated. This is confirmed by numerical modeling using the one-dimensional, single-transverse mode nonlinear Schrödinger equation. A nonlinear spatial evolution of the nanoweb mode with increasing input power was not observed in experiment. Taking into account the actual shape of the nanoweb, numerical calculations confirm that the width of the nanoweb mode is only slightly reduced by the nonlinear refractive index change and that the nonlinear nanoweb mode is not stable against small variations of input beam width and input beam position. A nanoweb with homogeneous thickness over its whole width is a promising candidate for the observation of spatial solitons since the beam diffracts in the nanoweb plane and is strongly confined in the direction transverse to the nanoweb plane. We study the propagation of fs laser pulses at a wavelength of 800nm in a nanoweb, 810nm thick and ~ 160 µm wide. Besides temporal nonlinear propagation effects we demonstrate also spatial nonlinear propagation effects. In the TE polarized mode, in the normal GVD regime, we show self-focusing, which results in the generation of a damage track due to spatial pulse collapse when the input power is further increased. For excitation in the anomalous dispersion regime (TM polarized mode), we observe SC generation with a spectral extent from 380 to 850 nm. With the help of spatially resolved spectra we proof that the SC is guided in a nonlinear channel induced by the pump light. Two-dimensional numerical simulations support the experimental results and give a deeper insight into the underlying physical effects. Inhalt dieser Arbeit sind räumlich und zeitlich nichtlineare Ausbreitungseffekte von ultrakurzen Laserpulsen in der Nanowebfaser. Der lichtleitende Kern dieser Faser ist ein planarer Glaswellenleiter mit hohem Brechungsindexkontrast (ein Nanoweb), der am Fasermantel befestigt ist und oberhalb und unterhalb von Luft umgeben ist. Die Nanowebfaser wird mit der für die Faserherstellung bewährten Stapel- und Ziehtechnik hergestellt. So ist es möglich beliebige Längen der Nanowebfaser anzufertigen. Mit dieser Technik kann zudem die Nanowebstärke, von ~100 nm bis zu einigen µm, und die Nanowebbreite, zwischen 30 und 180 µm variiert werden. Mit der Nanowebstärke ändert sich die Gruppengeschwindigkeitsdispersion (engl.: group velocity dispersion (GVD)) von rein normaler GVD für sehr dünne Nanowebs, zu einer GVD die in einem begrenzten Wellenlängenbereich im Bereich der anomalen GVD liegt, wenn die Nanowebstärke erhöht wird. Außerdem kann man beim Faserziehen die Form des Nanowebs ändern und neben planaren auch konvex oder konkav geformte Nanowebs herstellen. Licht, das in einem Nanoweb geleitet wird, ist in der Richtung senkrecht zur Nanoweb-Ebene stark lokalisiert. In der Ebene des Nanowebs hingegen, ist die Lichtleitung durch die Form bestimmt. Die Tatsache dass die Nanowebfaser mit einer Vielfalt an Dispersionskurven und Nanowebformen hergestellt werden kann, macht sie zu einem herausragenden System um die Ausbreitung von ultrakurzen Pulsen in verschiedenen Dispersionsumgebungen und Wellenleiterformen zu untersuchen. Im Verlauf dieser Arbeit werden nichtlineare räumliche und zeitliche Effekte in Nanowebs mit verschiedener Form vorgestellt. Zuerst wird die Ausbreitung von ultrakurzen Pulsen in einem konvex geformten Nanoweb analysiert, das in der Mitte 510 nm stark ist. Das Licht wird, aufgrund einer Brechungsindexdifferenz zum Rand des Nanowebs hin, in einem circa 6 µm breiten Bereich geleitet. In einem Nanoweb dieser Form beobachten wir nur von der GVD beeinflusste, zeitlich nichtlineare Pulsausbreitung. Dies äußert sich in Selbstphasenmodulation, wenn die Anregungswellenlänge starke, normale GVD erfährt (TE Mode). Liegt die Anregungswellenlänge an, oder nahe der langwelligen Nulldispersionswellenlänge (engl. zero-dispersion wavelength (ZDW)) (TM Mode), wird ein Superkontinuum erzeugt, dessen spektrale Ausdehnung von der Pumpwellenlänge abhängt. Dies wird durch Simulationen mit der eindimensionalen, einmodigen nichtlinearen Schrödinger Gleichung bestätigt. Mit ansteigender Eingangsleistung können im Experiment keine nichtlinearen Änderungen des räumlichen Modenprofils beobachtet werden. Zweidimensionale Simulationen, welche die tatsächliche Form des Nanowebs berücksichtigen, bestätigen, dass die nichtlineare Brechungsindexänderung durch den Kerr-Effekt nur zu einer kleinen Reduzierung der Modenbreite führt und, dass die nichtlineare Mode nicht beständig ist gegenüber kleinen Variationen in der Breite des Eingangsstrahls oder dessen Position. Ein Nanoweb, dessen Stärke über die ganze Breite konstant ist, ist vielversprechend für die Erzeugung stabiler räumlicher Solitonen, da der Strahl in einer Richtung lokalisiert ist und in der anderen räumlich divergiert. Wir analysieren die Ausbreitung von Licht mit einer Wellenlänge von 800nm in einem 810nm starken Nanoweb. Die GVD Kurve beider Polarisationen hat zwei ZDWs. Neben zeitlich nichtlinearen beobachten wir auch räumlich nichtlineare Ausbreitungseffekte. Für TE polarisiertes Licht zeigen wir im Bereich normaler GVD Selbstfokussierung. Für erhöhte Eingangsleistung beobachten wir räumlichen Pulskollaps und das Entstehen von Materialmodifikationen. Bei Anregung der TM polarisierten Mode wird ein Superkontinuum erzeugt, dessen Spektrum sich von 380 bis 850nm erstreckt. Außerdem weisen wir mit Hilfe von räumlich aufgelösten Spektren nach, dass das Superkontinuum in einem nichtlinearen Wellenleiter propagiert, der vom Pumplicht induziert wird. Zweidimensionale numerische Simulationen bestätigen die experimentellen Ergebnisse und ermöglichen einen detaillierten Einblick in zugrunde liegende physikalischen Effekte.

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The limits of glass formation of new fluoroindate glass compositions have been determined for the basic systems InF3–BaF2–GdF3−20ZnF2−20SrF2–2XFn where × = Na, La and InF3–BaF2−20ZnF2−20SrF2−2GdF3–XFn, where × = Ca and Y. The incorporation of small amounts of GaF3 and/or GdF3 increases strongly the thermal glass stability. All the fluoroindate compositions studied are highly transparent in the mid-infrared range; their transmission edge is shifted beyond 7 μm and the theoretical attenuation coefficient, extrapolated at the CO laser wavelength emission, is typically α = 100 dB/km. Large bulks and preforms have been prepared allowing the drawing of optical fibers.

Nanoparticles containing hybrid materials became of interest for many areas in the last decade. The reason for this is the fact that, in addition to the molecular inorganic-organic hybrid network, the physical, electronical, optical or catalytical properties of nanoparticles resulting from the inorganic crystalline, glassy or metallic properties also can be used for the material tailoring. For this reason, a survey is given over some interesting developments. Furthermore, in case studies, examples are given for the effect of nanoparticles on the two component Ormosil type of hybrids composed of ethyl ortho-silicate (TEOS) and methylethoxy(methoxy)triethoxy silane (MTEOS, MTMOS). It was shown that the 6 nm SiO2-containing nanocomposite hybrid sols can be dried in form of thick films up to 14 µm after a one step dip-coating process and densified crack-free. This is attributed to the increase of relaxation ability and flexibility. This nanocomposite based on TEOS, MTEOS and particulate SiO2 has been used to develop an industrial process for a new type of environmentally friendly glass fiber mat with a temperature resistance up to 600°C.

This thesis describes the theoretical and experimental investigation of metal- filled photonic crystal fibers (PCFs) and their fabrication. The thesis explains how to overcome the obstacles when infiltrating molten metals into sub-micron holes in fused silica (SiO2) PCF. The optical properties of such filled fibers are theoretically and experimentally investigated, focusing on the coupling between the core mode of the fibers and the surface plasmon polaritons (SPPs) on the metal wires. The thesis introduces the ideas, physical challenges and results of two new filling techniques: the pressure cell technique and the splicing technique. These techniques make it possible for the first time to fill different fiber structures with sub-micron sized holes, such as PCFs and single-hole capillaries, with different metals like gold (Au) and silver (Ag) [89, 90, 107]. Samples with hole diameters between 120 nm and 20 µm and aspect ratios as high as 75000 have been realized. Theoretical simulations [85] and models [108] have been developed in order to understand the optical behavior of these novel structures. The light guided in the core of the filled PCF structure will couple to SPP modes on the wires. Several measurements have been performed to determine the resonance wave- lengths and losses of such filled PCF structures. Also, different phenomena such as the shift of the resonance position with the wire diameter or pitch and the polarization dependence of SPP in polarization maintaining (PM)-PCF have been investigated. The fabrication of free standing metal arrays was another focus of this work. The critical question was how to remove the surrounding SiO2 from the metal wires. Two different approaches have been tried: etching of the SiO2 and cleaving the PCF. Das Thema dieser Arbeit ist die theoretische und experimentelle Untersuchung von mit Metall gefüllten photonischen Kristallfasern (im Englischen photonic crystal fiber (PCF)) und deren Herstellung. Sie beschreibt die Schwierigkeiten, die sich beim Füllen von Submikrometer-Löchern in Quarzglas (im Englischen fused silica (SiO2)) PCF mit geschmolzenem Metall auftun, und wie man diese bewältigen kann. Die optischen Eigenschaften solch gefüllter Strukturen werden mit dem Fokus auf die Koppelung zwischen der Kernmode der Faser und Oberflächenplasmonen (im Englischen surface plasmon polaritons (SPPs)) auf Metalldrähten untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit werden Ideen, physikalische Herausforderungen und Resultate zweier neuer Fülltechniken, der Druckzellen-Technik und der Splicing-Technik, ausführlich erklärt. Diese Techniken ermöglichen es erstmalig, Faserstrukturen mit Submikrometer-Löchern (z.B. PCF und Kapillare) mit Metallen (z.B. Gold (Au) und Silber (Ag)) zu füllen [89, 90, 107]. Proben mit Lochdurchmessern zwischen 120nm und 20µm und einem Längenverhältnis von bis zu 75000 können so realisiert werden. Theoretische Simulationen [85] und Modelle [108] wurden entwickelt, um die optischen Eigenschaften dieser neuartigen Strukturen zu beschreiben. Das Licht, welches im Kern der gefüllten PCF geleitet wird, kann mit SPP-Moden auf den Drähten koppeln. Durch Messungen wurden die Resonanzwellenlänge und die Verluste solcher SPPs für verschiedene PCF-Strukturen ermittelt. Auch wurden diverse Phänomene, wie die Verschiebung der Resonanzwellenlänge mit dem Drahtdurchmesser oder -abstand und die Polarisationsabhängig- keit solcher SPPs in polarisationserhaltenden (im Englischen polarization main- taining (PM)) PCFs, untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die Herstellung von freistehen- den Metalldrahtgittern. Die entscheidende Frage war hierbei, wie man die in SiO2 eingebetteten Metalldrähte freistellt. Zwei unterschiedliche Ansätze wur- den dazu erprobt: Das Wegätzen des SiO2 und das vorsichtige Spalten einer PCF.

Die Untersuchungsergebnisse haben wichtige Erkenntnisse sowohl auf dem Gebiet der statischen und dynamischen Festigkeit von CFK-Laminaten, als auch ihrer Anwendung in der Verbindungstechnik geliefert. Es konnte gezeigt werden, dass die statischen und dynamischen Festigkeitseigenschaften von Laminaten aus den zwei gängigen Herstellverfahren „RTM“ und „Autoklav“ vergleichbar sind. Die Festlegung der Lasthorizonte und Darstellung der Wöhlerlinien nach der Methode des Restfestigkeitsabfalls hat sich bei den durchgeführten Schwingversuchen als sehr nützlich erwiesen. Die ermittelten Restfestigkeitskurven liefern wichtige Basisdaten für zukünftige Arbeiten auf dem Gebiet der rechnerischen Lebensdauervorhersage von CFK-Laminaten. Die Festigkeitseigenschaften von CFK-Bauteilen mit Konstruktionskerben wurden exemplarisch an Flachproben mit Bohrung untersucht und wichtige Erkenntnisse zur Stützwirkung des Laminats im Kerbbereich gewonnen. Erste FEM-Rechenmodelle zur Degradation der Steifigkeit und Festigkeit im Kerbbereich bestätigen diesen Stützeffekt. Die FEM-Modelle sollen weiterentwickelt und experimentell verifiziert werden. Die Untersuchung der 1-schnittigen Bolzenverbindung – ein gängiges Verbindungselement in der Faserverbundtechnik – ergab, dass die herkömmlichen, konstruktionsbegleitenden Überschlagsberechnungen des sogenannten Ausnutzungsgrades den tatsächlichen Schädigungsmechanismus nicht genau genug berücksichtigen. Insbesondere die ungleichmäßige Pressungsverteilung im Kontaktbereich Bolzen-Bohrung führt zu einem ungünstigen Tragverhalten der Verbindung, was bei Nichtberücksichtigung in der Vorabberechnung des Ausnutzungsgrades zu nichtkonservativen Ergebnissen führt. Die Entwicklung eines aussagekräftigeren, analytischen Berechnungsmodelles wird daher ein nächstes Ziel der Weiterarbeit an dem Projektthema sein. Die FE-Berechnung der Bolzenverbindung zeigte eine gute qualitative Übereinstimmung mit den Versuchsergebnissen, sofern auf eine sorgfältige Vernetzung im Kontaktbereich Bolzen-Laminat geachtet wird. Die Vorhersage der ersten Faserbrüche ist mit einem linear-elastischen FE-Modell möglich, der Schädigungsprozess bis zu einer noch tolerierbaren Lochaufweitung bzw. dem Zugbruch erfordert jedoch die Berücksichtigung der schrittweisen Degradation der Festigkeit und Steifigkeit des Laminats. Auch hier ergibt sich ein wichtiges, praxisrelevantes Feld für zukünftige Forschungsaktivitäten. Schließlich zeigten die Versuche ein erhebliches Kriechen der Proben, insbesondere bei höheren Lasten. Das Kriechverhalten hat wiederum seine Ursache in der hohen Druckbelastung auf das Laminat im Bolzenkontakt. Die Tragfähigkeit der ausknickenden Fasern geht örtlich verloren und die überlastete Matrix beginnt zu kriechen. Auch dieser Effekt wird weiter untersucht. Die Untersuchung der Klebverbindung, einem weiteren, wichtigen Verbindungselement für CFK-Bauteile ergab ein grundsätzlich, befriedigendes Tragverhalten, was die erreichbaren Ausnutzungsgrade betrifft. Allerdings fand das Versagen nicht in der Klebschicht, sondern an der Harzdeckschicht (debonding) statt, was wahrscheinlich zu einer stärkeren Streuung der Ausnutzungsgrade beigetragen hat. Hier ist zu untersuchen, ob sich dieses ungünstige Versagensverhalten durch Änderungen im Herstellprozess der Klebverbindung oder andere Kleber beeinflussen lässt. Die FE-Berechnung der Klebverbindung ergab eine gute Übereinstimmung mit der analytisch berechneten Schubspannung in der Klebschicht. Die Verwendung der Spannungsspitzen zur Vorhersage des Ausnutzungsgrades führt allerdings zu sehr konservativen Ergebnissen. Realistischer ist hier nach wie vor die Verwendung einer flächengemittelten Schubspannung incl. Sicherheitsfaktor. Auch hier sind Verbesserungen des analytischen Berechnungsmodells denkbar, die aber nur dann sinnvoll erscheinen, wenn der betrachtete Versagensort tatsächlich dem im Versuch entspricht. The investigation results have delivered important findings in the area of the static and dynamic strength of CFK laminates, as well as her use in the connecting technology. It could be shown that the static and dynamic strength qualities of laminates from two current manufacturing technologies "RTM" and "autoclave" are comparable. The definition of the load horizons and the representation of the Wöhler curve in according to the method of the residual strength decrease has turned out with the carried out swinging attempts as very useful. The ascertained residue strength curves deliver important base data for future works in the area of the computational lifetime prediction of CFK laminates. The strength qualities of CFK components with construction notches were examined exemplarily with flat test pieces with drilling and important knowledge was won to the supporting effect of the laminate in the area of the notches. The first FEM arithmetic models to the degradation of stiffness and strength in the area of the notches confirm this supporting effect. The FEM models should be developed and be verified experimentally. The investigation of the single-shear bolt connection – a current connecting element in the fiber group technology – proved that the customary, construction-accompanying estimate calculations of the so-called utilisation rate do not consider the actual damage mechanism exactly enough. In particular the irregular pressure distribution in the contact area of the bolt and the drilling leads to an unfavorable behavior of the connection, what leads by non-consideration in the advance calculation of the utilisation rate to non-conservative results. Hence, the development of a more expressive, analytic calculation model will be the next aim of the continuation of the project subject. The finite elements calculation of the bolt connection showed a good qualitative correspondence with the test results, if the interlinking in the contact area of bolt and laminate is down careful. The prediction of the first fiber breaks is possible with a linear-elastic finite elements model. But the damage process up to a still tolerable hole expansion or a tensile fracture requires the consideration of the gradual degradation of strength and stiffness of the laminate. This is also an important field with practical relevance for future research activities. Finally the test pointed out a considerable creeping of the test specimen. The creep characteristic has on the other hand his cause in the high pressure load on the laminate in the bolt contact. The load capacity of the buckled fibers gets lost locally and the overloaded matrix starts to creep. Also this effect is further examined. The investigation of the adhesive connection, an other important connecting element for CFK components, proved a basic adequate load capacity what concerns the accessible utilisation rates. Indeed, the failure has not taken place in the adhesive layer, but in the resinous deck layer (debonding), what has probably contributed to a stronger dispersion of the Utilisation rates. Here is to be examined whether this unfavorable failure behaviour can be affected by changes in the production process of the adhesive connection or other glues. The finite elements calculation of the adhesive connection proved a good correspondence with the analytically calculated shear stresses in the adhesive layer. However, the use of the stress peaks to the prediction of the utilisation rate leads to much conservative results. Still the use of an area-averaged shear stress tension inclusive a security factor is more realistically here. Also here improvements of the analytic calculation model are conceivable, which seem sensible only if the considered failure place really corresponds to them of the test.

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Measurement methods for steel and textile reinforced concrete elements have to provide precise values (in the scale of microns) in a "rough" and strongly dispersive environment. Contactless, non-destructive (NDT), optical measurement methods allow the monitoring of test data and enable the interpretation of the complex composition and the structural behaviour. In the First part of the present thesis load induced deformations and cracks are first analysed and detected, then illustrated and interpreted using photogrammetry and methods of image processing. Photogrammetric images consist of a target grid on the surface of a structural element. The evaluation leads to the three-dimensional movement of the target. Then, the deformations are investigated and cracks as well as the crack openings are extracted by analysing discrete steps. This way, the threedimensional shrinking and deformations, the course of cracks and the crack openings due to tension or shear in tests, real structural elements and junctions are calculated. The main focus of this thesis is a complete analysis of series of tension tests on textile-reinforced elements including the inspection of the position of the rovings. Using image processing, cracks are detected by means of the line detection methods with mathematical morphology. Displacements on a concrete surface are correlatively investigated with a random speckle signal. Due to the line detection method, crack positions can be determined with pixel-size accuracy, which are then used for the correlative displacement detection on both crack sides for the sub-pixel-size accurate crack opening calculation. Deformations and cracks are investigated in tests by interpreting surface images of construction elements. The measurement technique can be extended using similar methods for the investigation of reinforcement in cross sections. The aim is to correlate the position of the reinforcement and the deformation and crack images. In the second part of this thesis different cross sections of structural elements are investigated to analyse incorporated the fibres and their properties. Glass fibres (filaments) are used as textile reinforcement and visualized in bond with the concrete matrix. Using image processing methods, the number, position and size of the filaments and the bond area to the surrounding concrete or pores are identified. For successive sections a three-dimensional illustration and analysis is feasible. At last the image processing methods are extended to the investigation of non-directional steel fibres in concrete to determine their numbers, positions and orientations for the analysis of construction elements. Furthermore, image processing methods are used to identify the position of the rovings in textile reinforced concrete elements. Measurements of an intended detection of the reinforcement in construction elements show the considerable influence on the cracks and deformations in a loading test.

This thesis demonstrates the experimental generation and characterization of continuous variable (CV) polarization squeezed and polarization entangled light in optical fibers, and investigates the quantum distillation protocols for the distribution of these quantum states. Using ultrashort pulses of light in a single pass fiber setup, polarization squeezing can be efficiently generated. In this thesis, new results of polarization squeezing based on an optimized single-pass scheme are presented. We measure what is to our knowledge a record squeezing of −6.8 ± 0.3 dB in optical fibers which when corrected for linear losses is −10.4 ± 0.8 dB. The measured polarization squeezing is investigated over a wide range of input energies. Furthermore, simulations based on first-principle quantum dynamics and phase-space methods are implemented with very good agreement between the experiments and the quantum simulations. It is found that excess phase noise, such as from depolarizing guided acoustic wave Brillouin scattering (GAWBS), affects squeezing at low input energies, while Raman effects cause a considerable deterioration of squeezing at higher energies and longer fiber lengths. In this thesis, the efficient creation of highly entangled bipartite continuous variable polarization states is demonstrated. Polarization entanglement is generated by interfering two independent polarization squeezed beams on a symmetric beam splitter. The resultant beams exhibit strong quantum noise correlations. The dependence of measured correlation on the beam splitting ratio of the entangling beam splitter as well as other imperfections in the experimental setup (e.g. interference visibility

Two groups of glass fibre-reinforced post systems for the restoration of endodontically treated teeth (FRC Postec®, IvoclarVivadent, FL-Schaan und DT Post®, VDW/RTD, F-Saint-Egrève) were compared in a prospective clinical trial with at the Medical Center of the RWTH Aachen University. Between October 2001 and August 2006 a total of 168 posts were adhesively inserted by nine experienced dentists in 150 teeth following a fixed protocol. From a total number of 100 patients, 39 received 41 posts in 39 teeth in the FRC Postec® group and 54 received 105 posts in 91 teeth in the DT Light Post® Group. Associated with two posts only a composite reconstruction was performed, without any further indirect restoration. In direct procedures, 138 teeth were restored with posts, composite cores and crowns. In indirect procedures 8 teeth were restored with a post, a core reconstruction fabricated of an experimental glass-ceramic. The Final restoration was performed with all-ceramic crowns. As dentin adhesive a multiple step system (Syntac system was utilized with 130 posts and for the other 16 posts, Excite® DSC or Panavia® ED Primer was applied to dentin. With a modified Rocatec® method and additional silanization 126 post surfaces were pre-treated and subsequently inserted with a dual-curing resin cement, Variolink® II. Twenty posts were corundblasted, silanized and placed with a dual-curing resin cement, Panavia® F 2.0. For the new industrially preconditioned DT Light Post® SL only Variolink® II was used as resin cement. Finally, the preparation for an all-ceramic restoration (partial crowns, veneers, crowns and fixed bridges) was performed, when possible in the same appointment. The mean observation period for the FRC Postec® group was 49 months to 65 months and for the DT Light Post® group 20 month to 45 months. Major complications, like root or post fracture, were not observed until the last recall appointment (01.04.2007). One minor complication was detected in the form of a marginal defect in a maxillary incisor, restored only with a complete composite reconstruction. This tooth did not receive a definitive indirect restoration and this complication was recorded as marginal discoloration. The clinical results of fibre-reinforced composite post systems presented in the literature are encouraging. The results of the present in-vivo study showed, that the success rate of glass-fiber reinforced posts was of almost 100% after 3.4 years of clinical service. For both groups, direct or indirect procedure therefore it can be concluded, that the postendodontical restoration with glass fiber-reinforced posts employed in the present study can provide satisfying medium-term clinical success rates.

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This thesis deals with experimental and theoretical investigations on the load carrying behaviour of concrete members with Fibre Reinforced Polymers (FRP). Besides a detailed description of the FRP bars, which are used as non-prestressed reinforcement in concrete structures, this thesis contains the state of the art related to the experiments conducted within its scope. The experimental programme includes tests on the bond behaviour, the structural design under bending and shear loading and the limitation of the crack width of FRP reinforced concrete (FRPRC) members. To allow a general statement concerning the load carrying behaviour of FRPRC, three different types of reinforcement were investigated within the tests. A total of 33 pull-out tests, nine tensile tests on concrete members with FRP reinforcement, eight tests to determine the tensile strength of the FRP shear reinforcement itself and ten shear tests were performed. Own test results and databases with more than 230 shear tests and over 300 crack widths are the basis to derive design models for the bending and shear carrying capacity as well as the limitation of crack width. To simplify the design of concrete members under bending and normal forces, a general design concept for FRP reinforced concrete sections is derived. The comparison with the results of 20 bending tests from the literature reveals a good agreement of the experimental and theoretical load carrying capacity. By a modification of an empirical approach for the shear carrying capacity of steel reinforced concrete members without shear reinforcement, a design model for members with longitudinal FRP reinforcement is derived. Moreover, from a methodical evaluation of the database as well as an analysis of the own tests, an additive approach for concrete members with FRP shear reinforcement is developed. For concrete members with FRP shear reinforcement the shear capacity generated by truss action is limited by the tensile stress of the FRP reinforcement and not displayed by exceeding the yield strength as it is for steel reinforcement. Therefore, it is not possible to measure shear compression failure indirectly by yield strains. Thus, a yield limit depending on the stiffness of the concrete member is set up which enables to predict the shear failure in the concrete compressive zone due to high strains of the shear reinforcement. Because of the high strains of the FRP reinforcement in the ultimate limit state and the resulting wide crack openings for FRPRC members, the applicable concrete stresses for failure of the struts is reduced. By a comparison with shear tests it is shown that the own approach complies in the best way with the test results, better than other international approaches described in this thesis. In order to limit the crack width in FRPRC elements, an approach is presented which is based on a continuous crack theory. This approach is applicable to all FRP reinforcements with different extensional stiffness and bond characteristics. Instead of a complex calibration by means of full scale tests for common approaches, only the Young's Modulus and the bond-slip behaviour gained from pull-out tests have to be determined to calculate the crack width. The own approach for the determination of the crack width in FRP reinforced concrete members shows better agreement with the test results than other models from literature and features nearly the same accuracy as the approaches for steel reinforced concrete members.

Faserendoskope spielen insbesondere in der medizinischen Diagnostik, Behandlung und Forschung, sowie in der industriellen Qualitätsprüfung und Instandhaltung eine tragende Rolle. Die vergleichsweise geringe Abbildungsqualität dieser Geräte resultiert aus der Abtastung der Szene durch das flexible bildleitende Faserbündel. Diese Arbeit greift Aspekte aus der Signaltheorie auf, um die Hintergründe der Abtastvorgänge theoretisch zu untermauern. Neben der Erweiterung von Filteransätzen wird zusätzlich auch die Interpolation im Ortraum mit einer automatischen Parametrisierung und einer Farbkorrektur vorgeschlagen. Außerdem können durch die registrierte Bewegung mehrerer Einzelaufnahmen Artefakte der Interpolation reduziert und die Auflösung der resultierenden Bilder gesteigert werden. Die Grenze dieser Auflösungssteigerung wird theoretisch hergeleitet und ein Verfahren zur messtechnischen Abschätzung vorgeschlagen. Auf der Basis eines physikalisch motivierten Abbildungsmodells der Glasfaserübertragung werden mit definierten Vergleichskriterien und einer geeigneten Zusammenstellung von Referenzbildern die vorgestellten Verfahren evaluiert und wichtige Aussagen experimentell untermauert. A flexible endoscope with a fiber bundle for optical transmission is called fiberscope. The application of such fiber optic devices allows, in the literal sense, a flexible investigation of hardly accessible hollow cavities via small entries. Fiber endoscopes play an important role particularly in medical diagnosis, therapy and research, as well as in industrial quality inspection and machine maintenance. Compared to rigid, lens based endoscopes and videoscopes they have a substantially lower imaging quality. This follows from sampling of the scene by the fiber based image transmission with a relatively small amount of single fibers (around 3.000 to 30.000) and results in structural and color artefacts. Until now to avoid this the defoccusion of optics or simple digital filterung are stated as standard methods both in literature and practice. For further use of fiberscopic images, for instance for 3d-reconstruction, image analysis or motion compensation, scientific evaluation and feasible implementations are currently missing. This work makes use of signal theory to substantiate the background of sampling for fiber optic transmission. Besides the extension of filter approaches it also proposes the auto-parametrization for an interpolation approach. Although the comparison of these two signal spaces certifies better results to the filter approach as long as grayscale images are used, the interpolation approach shows its superiority with respect to reduction of color artefacts. By directly accessing and analyzing the sensor signals these color artefacts are avoided. Furthermore it is possible to reduce structural artefacts of interpolation by merging sampling data of a tracked motion sequence and even to increase the resolution by a higher number of samples. In this work, the limit for the latter super resolution approach is derived from theory and a measurement procedure to estimate this limit for a given fiber bundle is proposed. Regarding the development of algorithms, a special focus is placed on a broad applicability, especially for different combinations of fiberscopes and cameras which may differ in their technical specifications like resolution, size and intended use. A physically motivated transmission model provides ground truth image data for a direct comparison between original and processed versions. The model also simulates the sensor data of a single chip camera for use with the proposed approach of interpolation without color artefacts. Based on the definition of certain criteria and an appropriate set of reference images, the proposed approaches are evaluated and important conclusions are experimentally emphasized.

Der zunehmende Bedarf an Datenverbindungen hoher Bandbreite erfordert die Verlegung von faseroptischen Netzen dichter zum Endverbraucher (Fibre To The Home, FTTH). Damit zukünftige Dienste zu marktgerechten Preisen angeboten werden können, bedarf es günstiger Komponenten. Da die Aufbau- und Verbindungstechnik häufig einen Großteil der Fertigungskosten ausmacht, müssen gerade in diesem Bereich Technologien entwickelt werden, die eine kostengünstige Fertigung erlauben. Die vorliegende Arbeit befasst sich schwerpunktmäßig mit Technologien zur Führung und Justage von Einmodenglasfasern, sowie deren automatisierte Montage. Silicium V-Gruben und Rautenstrukturen werden in Hinblick auf Führungs- und Montagegenauigkeit untersucht. Faserverbünde aus speziellen Dünnkernfasern werden an integriert optische Wellenleiter auf SiON-Basis gekoppelt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die automatisierte Montage von volumenmikromechanisch strukturierten Glasfaserschaltern auf Silicium-Basis. Hierzu werden entwickelte Vakuumgreifer, die Konzeption des Systems und die Möglichkeiten der Bildverarbeitung zur Überwachung des Montageprozesses vorgestellt.

Textile reinforced concrete is a composite building material consisting of a fine-grained concrete and a textile reinforcement predominantly made of AR-glassfibers or carbonfibers. As a result of its material characteristics the textile reinforcement combines the advantages of corrosion resistance and an effective and economic positioning in the cross-section of the structural component. The precondition for the success of textile reinforced concrete is the availability of design models and construction rules, which enable the production of durable and sustainable elements. The intention of this thesis is the development of models, which enable the realistic mechanical description of the load-bearing behaviour of textile reinforced concrete components under tension, bending and shear loading. For this purpose experimental and theoretical investigations are presented in which the effects of significant parameters of the material characteristics and the loading situations are surveyed. This work contributes to the development of a consistent design concept for textile reinforced concrete components within the Collaborative Research Centre 532, which has been installed at the RWTH Aachen University by the German Research Foundation (DFG) in 1999.The dissertation starts with a general survey of the characteristics of the material components of textile reinforced concrete and a summary of existing design models. The influences of the reinforcements’ characteristics, reinforcement direction, cyclic loading and biaxial loading on the load-bearing behaviour were examined in systematic experimental investigations and are described in this work. The analysis of the tensile load bearing behaviour includes numerical simulations with the Two-Subroving-Model and the check of the adaptability of analytical models. The results are the basis of an own analytical model for the description of the tensile load-bearing behaviour of textile reinforced concrete components with different reinforcement properties. The bending and shear capacity were tested on beams. Within these test series, significant parameters as e.g. the characteristics and the amount of the textile reinforcement as well as additional normal loading and the shear slenderness were considered and their effect was identified.The results of the investigations were used for the development of models for the calculation of the tensile strength, bending and shear capacity of textile reinforced components. The models describe the average load-bearing behaviour with good accuracy. The applicability is demonstrated by prototypical realizations of textile reinforced concrete façade elements, a rhombic lattice girder and a hollow core slab element.

A fundamental limit for the scaling of the output power of fiber lasers is the heat generated in the core of the active fiber and fiber components. In this work the heat generation in fiber laser components is examined and means for heat removal are analyzed. To determine the heat load in the active fiber the temperature is measured along the fiber. The heat transport is examined with two models: A one-dimensional model allows the analytical study of the subject. The thermal resistances of the individual fiber layers are determined to examine how the fiber design affects the heat transport. Furthermore the convective cooling of the fiber is evaluated and interacting groups of fiber layers are optimized for the heat transport. To optimize the fiber cooling two- and three-dimensional models of the fiber are generated and experimentally verified. With the models a cooling scheme for the fiber is designed which avoids the direct contact of the fiber with water but provides a heat removal comparable to convective water cooling up to a heat load of 150 W/m. The heat sink is optimized using the one-dimensional model. The results of the temperature measurements are used to analyze the thermo-optical effects in the fiber. It is shown, that their influence on the modal properties of the fiber is an order of magnitude smaller than the effects from bending the fiber for mode selection. Furthermore the thermal characteristics of splices, fiber Bragg gratings and a new concept for pump fiber coupling are analyzed. Temperature measurements like on the active fiber allow conclusions concerning the causes of the heat generation. As an example a cooling scheme for splices is analyzed which allows the removal of local heat loads up to 4000 W/m. Thus a cooling scheme for fiber integrated resonator with up to 2 kW output power is developed. The method applied to the design process is presented in a way which allows the transfer and application to other configurations and powers of fiber lasers.

Faserverbundwerkstoffe sind dank ihrer positiven Eigenschaften, wie das geringe Gewicht bei gleichzeitig hoher mechanischer Belastbarkeit, in vielen Industriezweigen nicht mehr wegzudenken. Bei der Herstellung werden zum Schutz der Fasern derzeit vorwiegend duroplastische Polymere eingesetzt. Die Verarbeitung ist jedoch oft zeit- und kostenintensiv. Das Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen erforscht den Einsatz von thermoplastischen Prepregs als wirtschaftliche und umweltverträgliche Alternative. Dieses Verfahren verspricht eine deutliche Reduzierung der Produktionszykluszeit bei gleichzeitig verringertem Energieeinsatz und der Verkürzung der Prozesskette. Weiter werden angesprochen: Hochleistungslaser für thermoplastisches Tapewickeln, optimale Aushärtung, Zug-, Biege- und Scherversuche. Entnommen aus TEMA

Die optische Datenübertragung in Glasfasernetzen bildet das Rückgrat der weltweiten Kommunikation. Hierzu benötigt das weltweite Kommunikationsnetz leistungsfähige faseroptische Kernnetze. Die Übertragungssysteme haben zurzeit je nach Übertragungslänge eine maximale Kapazität von etwa 1 bis 5 Terabit/s und verwenden eine Datenrate von maximal 40 Gigabit/s in einem einzelnen Wellenlängenkanal. Nichtlineare optische Verfahren, wie Wellenlängenmultiplexverfahren und optisches Zeitmultiplexverfahren sowie nichtlineare Materialien können die weltumspannende Datenautobahn wesentlich schneller machen. Im Labor konnten in einem einzelnen Wellenlängenkanal einer Glasfaser schon 2,56 Terabit/s übertragen werden. Das ist der aktuelle Geschwindigkeitsweltrekord.

Es wurde außergewöhnlich dichter Feinbeton mit einer Biegefestigkeit von 40 MPa und einer offenen Porosität unter zwei Prozent hergestellt und hierin E-Glasfasern zur Verstärkung in Gewebeform eingebaut. Ein praxisnaher Druck von 10 MPa war ausreichend zur Verdichtung des Feinbetons, der sich an den Prinzipien des Hochleistungs-Feinkorn-Betons (engl. RPC, Reactive Powder Concrete), unter anderem ein niedriger Wasser-Bindemittel-Wert (hier 0,14), orientierte. Die Verstärkungswirkung des verwendeten handelsüblichen E-Glasfasergittergewebes blieb auch nach 50 Tagen Alterung in 60°C heißem Wasser, was 50 Jahren Bewitterung in Deutschland entsprechen würde, weitgehend erhalten. Concrete with extremely low water-binder-ratio (0,14) was produced according to the principles of reactive powder concrete (RPC). The concrete was reinforced with commercial coated E-glass fibre fabrics and had a open porosity below 2%. For the compaction a practical pressure of only 10 MPa was sufficient. The E-glass fibre reinforced concrete has a high flexural strength of about 40 MPa and kept this during the altering of 50 days in 60°C hot water, which is an indication for durability for 50 years in German climate.

The results presented in this thesis describe the experimental production and characterization of new sources of nonclassical light. These devices reduce the fluctuations in the quadrature and polarization variables of intense trains of ultrashort laser pulses by exploiting the optical Kerr nonlinearity in silica fibers. Employing this effect in several different asymmetric fiber Sagnac interferometer configurations, states with reduced amplitude noise were generated. A variable, all-in-fiber configuration was used to experimentally determine the optimum splitting ratio of the Sagnac loop, 93:7, confirming previous work. With this splitting ratio polarization squeezed light was generated by overlapping two orthogonally polarized, amplitude squeezed pulses. Additionally, polarization entanglement was demonstrated using this Sagnac loop setup in a resource-efficient scheme. A novel and simplifying improvement on fiber based squeezing sources, the single pass method, was developed in this thesis. In this setup two orthogonally polarized pulses copropagate through an optical fiber and polarization squeezing is generated by overlapping the quadrature squeezed pulses after the fiber. Without the need for an interferometer to generate squeezing, it is noticeably simpler and more efficient, producing a maximum measured polarization squeezing of -5.1+/-0.3 dB. Taking advantage of the multimode nature of the polarization variables, which can be interpreted as a vacuum signal with a copropagating local oscillator, it was possible to measure the Wigner function of fiber squeezed states. Due to the elegance of this squeezing source, first principles quantum propagation simulations of the experiments agreed very well with the measured results. Thus it was observed that Guided Acoustic Wave Brillouin Scattering (GAWBS) limits fiber squeezing at low pulse energies, whereas Raman scattering is the restricting factor at high energies. In these calculations only one fitting parameter was necessary, accounting for the GAWBS. Further, the efficient polarization squeezing scheme was leveraged in a quantum information protocol for the distillation of squeezing. The nonclassicality of a squeezed beam afflicted by non-Gaussian noise, acquired for example during generation or transmission, was probabilistically recovered via a post selection process based on a tap measurement. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse beschreiben die experimentelle Herstellung und Charakterisierung neuartiger Quellen nichtklassischen Lichtes. Diese Quellen reduzieren die Fluktuationen der Quadratur- und Polarizationsvariablen heller ultrakurzer Laserpulse mittels der optischen Kerr-Nichtlinearität in Glasfasern. Die Anwendung dieses Effektes in einigen unterschiedlichen Konfigurationen eines asymmetrischen Faser-Sagnac-Interferometers ermöglichte die Erzeugung von Quantenzuständen mit verringertem Amplitudenrauschen. Eine variable, faserintegrierte Konfiguration dieses Gerätes wurde benutzt, um auf experimenteller Weise das optimale Teilungsverhältnis, 93:7, des Faser-Sagnac-Interferometers zu bestimmen, was frühere Arbeiten bestätigte. Mit diesem Teilungsverhältnis wurde in weiteren Experimenten polarisations-gequetschtes Licht hergestellt, indem zwei amplituden-gequetschte, orthogonal-polarisierte Lichtpulse überlagert wurden. Zusätzlich wurde Polarisationsverschränkung mit diesem resourceneffizienten Aufbau gezeigt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neuartige und vereinfachte silikatfaserbasierte Quelle gequetschten Lichts in Form eines einfachen Durchgangs durch die Faser realisiert. Polarisationsquetschung wird erzeugt, indem zwei orthogonal-polarisierte Laserpulse zusammen durch eine Faser propagieren, und die daraus entstehenden quadratur-gequetschten Pulse nach der Glasfaser überlagert werden. Der Aufbau, welcher ohne den Einsatz eines Interferometers Polarisationsquetschung erzeugt, ist bemerkenswert einfacher, sowie effizienter als vorherige Schemata, wie in der maximalen gemessenen Polarisationsquetschung -5.1+/-0.3 dB erkennbar ist. Der multimodige Charakter der Polarisationsvariablen, welche als Vakuumsignal mit einem zusammenpropagierenden Lokaloszillator interpretiert werden können, ermöglichte die experimentelle Bestimmung der Wignerfunktion der glasfasergequetschten Zustände. Dank der Eleganz dieser Quelle gequetschten Lichts wurde eine hervorragende Übereinstimmung zwischen einer grundlegenden Quanten-Propagationssimulation und den experimentell gemessenen Ergebnissen beobachtet. Hier wurde festgestellt, dass thermisches Rauschen in der Glasfaser (das sogenannte Guided Acoustic Wave Brillouin Scattering - GAWBS) der Effekt ist, der die Quetschung bei niedriger Pulsenergie limitierte, wobei Raman-Streueffekte den beschränkenden Faktor bei hoher Energie darstellen. In diesen Rechnungen musste nur ein einziger Parameter angepasst werden, um die Effekte von GAWBS in die Propagation einzubringen. Außerdem wurde das effiziente Schema zur Polarisationsquetschung in einem Quanteninformationsprotokoll für die Destillation von Quetschung, die von nicht-Gaußschem Rauschen gestört wurde, ausgenutzt. Dieses Rauschen kann, zum Beispiel, in der Erzeugung oder Transmission quetschter Zustände vorkommen. Die Quetschung des Systems konnte auf probabilistische Weise mittels eines Postselektionsvorgangs, welcher auf der Messung eines kleinen, vom Strahlteiler abgezweigten, Teil des Signals basierte, wiederhergestellt werden.

Telefongespräche oder E-Mails werden heute häufig in Form eines Lichtsignals durch Glasfaserkabel übertragen und verteilt. Die Neuentwicklung und Verbesserung eines optischen Demultiplexers ist das zentrale Thema der Dissertation. Üblicherweise werden große Datenmengen mit unterschiedlichen Zieladressen gleichzeitig übertragen. Die richtige Zuordnung der Empfänger geschieht durch die Datenübertragung bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen. Für die technische Umsetzung sind Module erforderlich, die es ermöglichen Daten unterschiedlichen lokalen Ursprungs auf eine gemeinsame Leitung mit unterschiedlichen Frequenzen aufzumodulieren und am anderen Ende der Leitung wieder zu trennen. Ziel des hier beschriebenen Projektes ist es einen optischen Demultiplexer basierend auf dielektrische Mikrosphären zu entwickeln, der zusätzlich noch die Empfängerdatenkanäle ein-, aus- und umschalten kann.

The present paper is devoted to the investigation of the guided wave problem. This problem is formulated as the eigenvalue problem with a compact self-adjoint operator pencil. Applying the minimax principle for the compact operators in the Hilbert space we obtain a necessary and sufficient condition for the existence of a preassigned number of linearly independent guided modes. As a consequence of this result we also derive simple sufficient conditions, which can be easily applied in practice. We give a statement of the problem in a bounded domain and propose an efficient method for solving the problem.

Ill., graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

Internet-Verbindungen und E-Mail-Verkehr nutzen zur Datenfernübertragung vielfach Glasfasern. Die Wandlung von elektrischen Signalen der PCs in optische und umgekehrt geschieht mittels spezieller Baugruppen. Aus solch einer Baugruppe wurde das Einkleben einer VCSEL-Diode (vertical cavity surface emitting laser diode) in ein SMD-Gehäuse (surface mount device) bei aktiver Rück-Kopplung untersucht. Entscheidend ist bei dieser Anwendung die langzeitstabile Klebung bei spezifikationsgemäßer Einfügedämpfung. Die emittierte Wellenlänge betragt 850 nm. Zur Herstellung der Klebung wird die VCSEL-Diode in das SMD-Gehäuse eingeführt, Klebstoff durch die Öffnungen im SMD-Gehäuse dispenst, die von der VCSEL-Diode in die Glasfaser eingestrahlte Lichtintensität maximiert (durch Bewegen der Diode in x-, y- und z-Richtung) und der Klebstoff gehärtet. Zur teilautomatisierten Herstellung der Klebungen der VCSEL-Diode in SMDGehäuse wurde ein Montageprozess entwickelt, der eine programmierbare Mikromontage-Anlage nutzt. Nach der automatisierten Justage (Maximierung der mit die Faser eingekoppelten Lichintensität) erfolgt die UV-Härtung des Klebstoffs in der Anlage und später eine thermische Nachhärtung. Die Plateaubreite des 0 g Maximums wurde zu 10 Mikrometer bestimmt und legt die bei den nachfolgenden Fertigungsschritten und die im Einsatz langzeitstabil erforderliche Positionsstabilitat fest. Es wurde deutlich, dass die größten Positionsverschiebungen während der UV-Härtung, der thermischen Nachhärtung und bei den ersten 300 Stunden der 85 Grad C Alterung auftreten. Diese Verschiebungen können bei nicht stressoptimierten, Klebungen (stark inhomogene Klebschichtdicken) jeweils 10 bis 20 Mikrometer betragen und fast gleich gerichtet sein. In Summe ergibt sich eine Verschiebung von über 40 Mikrometer, wobei nur 10 Mikrometer zulassig sind. Bei stressoptimierten Klebungen sind diese Verschiebungen < 3,0 Mikrometer mit einer Gesamtverschiebung von 4,9 Mikrometer gegenüber der anfänglichen Justage. Somit bleiben nur die stressoptimierten Klebungen sicher im erlaubten Bereich. Mit den entwickelten Verfahren und Parametersätzen wurden stressoptimierte Demonstrator-Klebungen der VCSEL-Diode im SMD-Gehäuse aufgebaut. Dies demonstriert die industrielle Umsetzbarkeit des entwickelten Montageprozesses in einer teilautomatisierten Fertigung. Können diese Ergebnisse rechnerisch mittels der Finite Elemente Methode bestätigt werden? Der zweite Teil dieses Beitrags in der nächsten Ausgabe beantwortet diese Frage.

In this work OTDM components and ultra-high bitrate transmission at 160 Gbit/s are modelled investigated numerically and analytically. In cooperation with Lucent Technologies and the Fraunhofer Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut experimental investigations were performed. This work is part of the "OPTALL" project which was sponsored by Lucent Technologies and the Bayrische Staatskanzlei. The structure and content of this work is outlined below: In a first step simulative models for OTDM systems were developed according to experimental conditions and requirements as described in chapter 3. The focus was set on time domain multiplexers and demultiplexers representing the key components of OTDM systems. Due to an universal modelling approach the developed models are capable of emulating a great variety of different experimental conditions and setups.Then the properties of the demultiplexer are characterized for the back to back case in chapter 4.1. Relevant parameters influencing the penalty caused by the component are identified and investigated. A comparison of numerical results with experimental results is described in chapter 4.2, after a detailed description of the adoption of the model parameters to experimental conditions was given. In chapter 5 the main focus is set on the investigation of linear and nonlinear fibre effects and the resulting signal distortions for different system conditions. OTDM specific signal characteristics are identified and investigated in this context. The applicability of different link designs on the system performance is evaluated and compared to experimental results in chapter 5.3. The single channel analysis is extended into the WDM case in chapter 6. An optimization of the settings of WDM filter, demultiplexer filters as well as the pulse width is done independently with respect to the channel spacing. Finally a 160 Gbit/s system is compared to a 40 Gbit/s transmission system for different link designs. The chapter reveals the advantages and disadvantages of 160 Gbit/s compared to lower bitrates. In dieser Arbeit wird eine Übertragungsbitrate von 160 Gbit/s untersucht. Die OTDM-Technologie reduziert zwar die Zahl der Sender, erhöht jedoch signifikant deren Komplexität. Für jeden OTDM-Subkanal ist ein separater Modulator erforderlich. Empfängerseitig ist keine Einsparung gegenüber dem WDM Fall vorhanden. Durch die Demultiplexer wird die Komplexität sogar erhöht. Da die Anzahl der Komponenten sich praktisch nicht reduziert, ist das Potential einer Reduktion der Kosten pro Bit für diese Technologie limitiert. Dennoch ist die OTDM-Technologie ein wichtiges Hilfsmittel um ultra-hochbitratige Systeme zu untersuchen bis elektronische Komponenten diese Aufgebe erfüllen können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden OTDMKomponenten und ultra-hochbitratige Übertragungsstrecken modelliert und numerisch sowie analytisch untersucht. In Kooperation mit Lucent Technologies und dem Fraunhofer Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz- Institut wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Die Arbeit war Teil des von Lucent Technologies und der Bayrischen Staatskanzlei geförderten Projektes "OPTALL". Struktur und Inhalt der Arbeit werden im Folgenden erläutert: In einem ersten Schritt wurden numerische Modelle für die wichtigsten Komponenten eines OTDM-Systems entwickelt. Diese orientieren sich an experimentellen Gegebenheiten und Anforderungen. Der Schwerpunkt lag auf der Entwicklung von Zeitbereichs-Multiplexer und Demultiplexer, welche die Kernkomponenten eines OTDM-Systems darstellen. Durch einen universellen Ansatz bei der Modellierung der Komponenten ist es möglich mit diesen Modellen einen sehr grossen Bereich an experimentellen Realisierungen nachzubilden. Die Eigenschaften des Demultiplexers werden dann in Kapitel 4.1 für den Back to Back Fall charakterisiert. Relevante Parameter welche die Penalty der Komponente beeinflussen werden identifiziert und untersucht. Nach einer detaillierten Beschreibung des Anpassungsprozesses von Modellparametern auf die experimentellen Gegebenheiten werden in Kapitel 4.2 simulative Ergebnisse mit experimentellen Daten verglichen. In Kapitel 5 liegt der Schwerpunkt auf der Untersuchung linearer und nichtlinearer Effekte bei der Übertragung sowie die daraus resultierenden Signalverzerrungen für verschiedene Systemparameter. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf OTDM spezifische Effekte eingegangen. Der Nutzen und die Anwendbarkeit von unterschiedlichen Streckendimensionierungs-Konzepten werden in Hinblick auf die System-Leistungsfähigkeit untersucht und in Kapitel 5.3 mit experimentellen Ergebnissen verglichen. In Kapitel 6 wird schliesslich die Einkanal-Analyse auf den WDM Fall erweitert. Die Einstellungen für die Filterbandbreiten des WDM-Multiplexers und Demultiplexers sowie die Pulsbreite werden in Bezug auf den Kanalabstand unabhängig voneinander optimiert. Ein 160 Gbit/s System wird im folgenden für verschiedene Streckenauslegungen mit einem 40 Gbit/s System für die selbe Gesamtdatenrate verglichen. Das Kapitel untersucht somit Vor- und Nachteile von 160 Gbit/s Systemen im Vergleich mit Systemen niedrigerer Bitrate.

Although the bond of a strand in a cementitious matrix is certainly predominated by the bond properties between filaments and matrix, more detailed information is needed to evaluate the failure mechanisms of such a complex system under a pull-out load and hence to allow an analytical and numerical simulation of this composite. Thus, in this study different innovative test methods are developed and used to identify the failure process of a strand as a result of the pull-out process and ascertain the contact faces between the individual filaments and the matrix. Additionally, based on these findings, numerical procedures are proposed to allow, for the first time, to establish a direct relationship between the load history of a pull-out test and the failure process of an AR-glass strand by means of a mathematical function; the so-called active filament versus displacement relation NF(W). Together with the load versus displacement relationship P(W) also derived during the pull-out test, an analytical characterization and simulation of the bond between an AR-glass strand and a cement based matrix will be possible.

Bei diskontinuierlich faserverstärkten Kunststoffen kann sowohl während des Compoundierens wie auch bei der Verarbeitung zum Fertigteil, durch Wechselwirkung zwischen den Fasern, der Fasern mit Maschinenkomponenten oder auch mit Zusatzstoffen (beispielsweise Farbpigmenten) eine Faserschädigung auftreten. Diese Interaktionen zeigen sich deutlich in der Abnahme der im Bauteil vorhandenen mittleren Faserlänge. Eine Überprüfung der Faserfestigkeit war bisher, auf Grund fehlender geeigneter Prüfmethoden bei den geringen Schlankheitsgraden bereits verarbeiteter Fasern, nicht oder nur eingeschränkt möglich. Mit einem am Lehrstuhl RPE entwickelten Mikrofaserbiegeversuch gelingt es, die Einzelfaserfestigkeit experimentell zu bestimmen. Dies bietet somit die Möglichkeit, das Schädigungsverhalten der meist spröden und kerbempfindlichen Fasermaterialien über die Verarbeitung hinweg zu untersuchen und zu quantifizieren. Da die (Rest-)Faserfestigkeit in diskontinuierlich verstärkten Bauteilen nun bestimmt werden kann, ist eine Lücke bei Berechnungen geschlossen, und das Wissen über Wirkzusammenhänge der Faserschädigung wird erweitert. Aufbau der Arbeit: In den Vorbetrachtungen zu dieser Arbeit werden zunächst kurz die Grundzusammenhänge zur Steifigkeits- und Festigkeitssteigerung der diskontinuierlich faserverstärkten Kunststoffe angesprochen und anschließend bestehende Modellvorstellungen zur Faserverstärkung bei Kunststoffen vorgestellt. Nachdem der Wissensstand zu bestehenden Messtechniken der mechanischen Fasercharakterisierung aufgezeigt ist, wird die entwickelte Messmethode des Dreipunktbiegeversuchs zur Faserfestigkeitsbestimmung ausführlich vorgestellt und deren Möglichkeiten und Einschränkungen diskutiert. Es folgt die Erläuterung der Notwendigkeit und der Vorgehensweise der statistischen Absicherung von Kennwerten spröder Verstärkungsfasern sowie die Vorgehensweise der Kennwertumrechnung auf reale Belastungen. Den Hauptteil bilden die einzelnen Untersuchungen mit jeweils anschließender Diskussion und Zusammenfassung. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit in einer ausführlichen Zusammenfassung erläutert. Durchgeführte Untersuchungen: Ein Schwerpunkt der Arbeit bildet die Überprüfung des Einflusses von Farbpigmenten, welche zur Einfärbung technischer Kunststoffe verwendet werden, auf die Eigenschaften diskontinuierlich kurz- und langfaserverstärkter Thermoplaste und BMC. Die Literatur beschreibt diesen Sachverhalt der teilweise drastischen Festigkeits- und Zähigkeitsminderung bei Einfärbung von FKV nur phänomenologisch oder führt die Effekte alleinig auf Wechselwirkungen Pigment/Matrix zurück, wobei dies zu einem unvollständigen und zumindest teilweise auch falschen Bild der Wirkzusammenhänge führt. Der Schädigungsverlauf der Fasern bei Einfärbung mit Pigmenten, deren Härte über der des Faserwerkstoffs liegt, wird quantitativ über die Verarbeitungsschritte hinweg bis zum Prüfkörper dargestellt. Durch die Kenntnis der Faserschwächung in Verbindung mit dem verarbeitungsbedingt nun verstärkten Faserbruch kann der Verlust an Verbundeigenschaften erklärt werden. Über die Vielzahl der Untersuchungen gelingt es, die Wirkzusammenhänge empirisch zu beschreiben und Erklärungsansätze zu geben. Dabei wurden die Messreihen systematisch aufeinander aufbauend durchgeführt und Zusammenhänge herausgearbeitet. Zwar sind die Untersuchungen oft grundsätzlichen Charakters und dienen eher der Evaluierung einer Vorstellung zum Schädigungsverlauf, dennoch wurde auf die Anwendungsbezogenheit Wert gelegt. Die Kenntnis der grundlegenden Wirkzusammenhänge bietet die Möglichkeit, Regeln und Maßnahmen zur Vermeidung übermäßiger Faserschädigung bei der Kunststoffeinfärbung abzuleiten. Ergebnisse werden beispielhaft an Rechnungen, die sich an bestehenden Modellen zu Festigkeit und Energieaufnahme der diskontinuierlich faserverstärkten Kunststoffe orientieren, überprüft und diskutiert. Grundlage ist hierbei die Bruchfestigkeit der Faser bei Zugbelastung. Da die an Einzelfasern durchgeführten Biegeversuche „nur“ Biegebruchspannungen ergeben, wird ein Verfahren beschrieben, mit dem es gelingt, von gegebenen Biegefestigkeiten in entsprechende Zugfestigkeiten umzurechnen. Der Zusammenhang wird über die effektiv belastete Faseroberfläche im Mikrobiegeversuch gegenüber der entsprechenden Fläche bei Zugbelastung geliefert. Basis der statistischen Kennwertberechnung ist hierbei die Weibullverteilung. Sie liefert eine exponentielle Verteilungsfunktion der Festigkeiten spröder Werkstoffe und ist auch für die Betrachtung der überwiegend behandelten Glasfilamente gut geeignet. Nach dem Prinzip „des schwächsten Gliedes“ geht demnach das Versagen des beobachteten Volumens vom größten Defekt innerhalb desselben aus. Voraussetzung der Anwendbarkeit ist hierbei, dass der Bruch des Materials von statistisch homogen verteilten Defekten einer Art ausgeht und nur Zugversagen auftritt (die homogene Defektverteilung bietet die Grundlage der Übertragung auf das Bauteil und damit das größere Volumen). Weitere Untersuchungen liefern Beiträge zum Recycling faserverstärkter Kunststoffe. So wird der hydrolytische Faserfestigkeitsabbau bei Kühlerwasserkästen aus PA6-GF35 betrachtet und eine Untersuchung der Faserfestigkeit nach dem SMC-Recycling (Partikelrecyclingverfahren) vorgestellt. Fibre damage may occur by discontinuous fibre reinforced plastics during the compounding process as well as during their processing leading up until the finished fabricated part through interaction either between fibres, between fibres and the machine’s components or also through additives (e.g. colour pigments). These interactions manifest themselves in the reduction of the average fibre length, which is present in the finished unit. Fibre strength testing has been so far either not possible or is limited due to suitable testing methods with low slenderness ratios of already processed fibres being unavailable. Experimental determination of single fibre strength is now possible with the help of a micro-bending machine developed at the Chair of RPE. This therefore offers the possibility to investigate and quantify the damage behaviour of the mostly brittle fibre material beyond the processing stage. Since the remaining fibre strength can now be determined in discontinuously reinforced parts, a gap in the calculations has been bridged and a broader knowledge about combined effects during the fibre damage has been obtained. Structure of the work: The basic relationships for the increase in stiffness and strength of the discontinuous fibre reinforced plastics are addressed in the phase leading up to this work and the existing model ideas for the fibre reinforcement for plastics are subsequently presented. After the knowledge standard for the existing measuring techniques of the mechanical fibre characterization is highlighted, the developed measuring method of the three-point-bending-test is elaborately presented for determining the fibre strength and its possibilities and restrictions are discussed. The explanation of the necessity and approach method of the statistical security of characteristic values of brittle intensification fibres as well as the approach method of the conversion of characteristic values into real loads follows thereafter. The main part describes the individual tests with a subsequent discussion and summary in each case. The results of the work are explained in a detailed summary as a conclusion. Conducted tests: A focal point of the work is the testing of the influence of colour pigments on the characteristics of discontinuous short and long fibre-strengthened thermoplastics and BMC which are used for the colouration of technical synthetics. These facts of the partially drastic strength and toughness decrease of FKV during dyeing are either only phenomenologically described in literature or exclusively attributed to reciprocal effects pigment/matrix which results in an incomplete or even a partially wrong picture of the correlations. The damage progression of the fibres during dyeing, whose pigments are harder than the fibre material, is quantitatively shown from the processing steps up to the specimen. The loss of compound qualities can be explained by the fibre weakening in connection with the fibre breakage now enforced during processing. The multiplicity of tests helps to empirically describe the correlations and to give first explanations. The test series were conducted systematically and correlations were stated to give best results. The tests are often fundamental characters and primarily serve as the evaluation of the damage progression, the importance of the practical use was nevertheless considered. The knowledge of these fundamental facts offers the possibility to deduce rules and actions to avoid the excessive fibre damage during the dyeing process. Results are exemplarily checked by means of calculations which are oriented to existing models of strength and energy induction of the discontinuously fibre-reinforced synthetic materials. The basis for this is the fibre breaking strength under a tension load. Because the bending tests executed on single fibres show only breaking tensions, a procedure is described which helps to convert given flexible strength into corresponding tensile strengths. The correlation between the effective loaded fibre surface in the micro-bending test and the corresponding area by tensile loading will be shown. The basis of the statistical characteristic value calculation is the “Weibull distribution”. It supplies an exponential distribution function for the strength of brittle materials and is also suitable for the consideration of the predominantly treated glass-filaments. According to the principle "of the weakest link", the failure of the observed volume is provoked by the biggest defect within the observed volume. Prerequisite for the applicability is that the material breakage is only effected by statistically homogeneous distributed defects of one type and only tension failure occurs (the homogeneous defect distribution offers the basis for the transfer to the component and thereby the larger volume). Further tests contribute to the recycling of fibre-reinforced synthetic materials. For example, the hydrolytic fibre strength decrease is considered with cooling water cases made by PA6-GF35 and a testing of the fibre strength is presented according to the SMC recycling (particle recycling procedure).

Bei diskontinuierlich faserverstärkten Kunststoffen kann sowohl während des Compoundierens wie auch bei der Verarbeitung zum Fertigteil, durch Wechselwirkung zwischen den Fasern, der Fasern mit Maschinenkomponenten oder auch mit Zusatzstoffen (beispielsweise Farbpigmenten) eine Faserschädigung auftreten. Diese Interaktionen zeigen sich deutlich in der Abnahme der im Bauteil vorhandenen mittleren Faserlänge. Eine Überprüfung der Faserfestigkeit war bisher, auf Grund fehlender geeigneter Prüfmethoden bei den geringen Schlankheitsgraden bereits verarbeiteter Fasern, nicht oder nur eingeschränkt möglich. Mit einem am Lehrstuhl RPE entwickelten Mikrofaserbiegeversuch gelingt es, die Einzelfaserfestigkeit experimentell zu bestimmen. Dies bietet somit die Möglichkeit, das Schädigungsverhalten der meist spröden und kerbempfindlichen Fasermaterialien über die Verarbeitung hinweg zu untersuchen und zu quantifizieren. Da die (Rest-)Faserfestigkeit in diskontinuierlich verstärkten Bauteilen nun bestimmt werden kann, ist eine Lücke bei Berechnungen geschlossen, und das Wissen über Wirkzusammenhänge der Faserschädigung wird erweitert. Aufbau der Arbeit: In den Vorbetrachtungen zu dieser Arbeit werden zunächst kurz die Grundzusammenhänge zur Steifigkeits- und Festigkeitssteigerung der diskontinuierlich faserverstärkten Kunststoffe angesprochen und anschließend bestehende Modellvorstellungen zur Faserverstärkung bei Kunststoffen vorgestellt. Nachdem der Wissensstand zu bestehenden Messtechniken der mechanischen Fasercharakterisierung aufgezeigt ist, wird die entwickelte Messmethode des Dreipunktbiegeversuchs zur Faserfestigkeitsbestimmung ausführlich vorgestellt und deren Möglichkeiten und Einschränkungen diskutiert. Es folgt die Erläuterung der Notwendigkeit und der Vorgehensweise der statistischen Absicherung von Kennwerten spröder Verstärkungsfasern sowie die Vorgehensweise der Kennwertumrechnung auf reale Belastungen. Den Hauptteil bilden die einzelnen Untersuchungen mit jeweils anschließender Diskussion und Zusammenfassung. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit in einer ausführlichen Zusammenfassung erläutert. Durchgeführte Untersuchungen: Ein Schwerpunkt der Arbeit bildet die Überprüfung des Einflusses von Farbpigmenten, welche zur Einfärbung technischer Kunststoffe verwendet werden, auf die Eigenschaften diskontinuierlich kurz- und langfaserverstärkter Thermoplaste und BMC. Die Literatur beschreibt diesen Sachverhalt der teilweise drastischen Festigkeits- und Zähigkeitsminderung bei Einfärbung von FKV nur phänomenologisch oder führt die Effekte alleinig auf Wechselwirkungen Pigment/Matrix zurück, wobei dies zu einem unvollständigen und zumindest teilweise auch falschen Bild der Wirkzusammenhänge führt. Der Schädigungsverlauf der Fasern bei Einfärbung mit Pigmenten, deren Härte über der des Faserwerkstoffs liegt, wird quantitativ über die Verarbeitungsschritte hinweg bis zum Prüfkörper dargestellt. Durch die Kenntnis der Faserschwächung in Verbindung mit dem verarbeitungsbedingt nun verstärkten Faserbruch kann der Verlust an Verbundeigenschaften erklärt werden. Über die Vielzahl der Untersuchungen gelingt es, die Wirkzusammenhänge empirisch zu beschreiben und Erklärungsansätze zu geben. Dabei wurden die Messreihen systematisch aufeinander aufbauend durchgeführt und Zusammenhänge herausgearbeitet. Zwar sind die Untersuchungen oft grundsätzlichen Charakters und dienen eher der Evaluierung einer Vorstellung zum Schädigungsverlauf, dennoch wurde auf die Anwendungsbezogenheit Wert gelegt. Die Kenntnis der grundlegenden Wirkzusammenhänge bietet die Möglichkeit, Regeln und Maßnahmen zur Vermeidung übermäßiger Faserschädigung bei der Kunststoffeinfärbung abzuleiten. Ergebnisse werden beispielhaft an Rechnungen, die sich an bestehenden Modellen zu Festigkeit und Energieaufnahme der diskontinuierlich faserverstärkten Kunststoffe orientieren, überprüft und diskutiert. Grundlage ist hierbei die Bruchfestigkeit der Faser bei Zugbelastung. Da die an Einzelfasern durchgeführten Biegeversuche „nur“ Biegebruchspannungen ergeben, wird ein Verfahren beschrieben, mit dem es gelingt, von gegebenen Biegefestigkeiten in entsprechende Zugfestigkeiten umzurechnen. Der Zusammenhang wird über die effektiv belastete Faseroberfläche im Mikrobiegeversuch gegenüber der entsprechenden Fläche bei Zugbelastung geliefert. Basis der statistischen Kennwertberechnung ist hierbei die Weibullverteilung. Sie liefert eine exponentielle Verteilungsfunktion der Festigkeiten spröder Werkstoffe und ist auch für die Betrachtung der überwiegend behandelten Glasfilamente gut geeignet. Nach dem Prinzip „des schwächsten Gliedes“ geht demnach das Versagen des beobachteten Volumens vom größten Defekt innerhalb desselben aus. Voraussetzung der Anwendbarkeit ist hierbei, dass der Bruch des Materials von statistisch homogen verteilten Defekten einer Art ausgeht und nur Zugversagen auftritt (die homogene Defektverteilung bietet die Grundlage der Übertragung auf das Bauteil und damit das größere Volumen). Weitere Untersuchungen liefern Beiträge zum Recycling faserverstärkter Kunststoffe. So wird der hydrolytische Faserfestigkeitsabbau bei Kühlerwasserkästen aus PA6-GF35 betrachtet und eine Untersuchung der Faserfestigkeit nach dem SMC-Recycling (Partikelrecyclingverfahren) vorgestellt. Fibre damage may occur by discontinuous fibre reinforced plastics during the compounding process as well as during their processing leading up until the finished fabricated part through interaction either between fibres, between fibres and the machine’s components or also through additives (e.g. colour pigments). These interactions manifest themselves in the reduction of the average fibre length, which is present in the finished unit. Fibre strength testing has been so far either not possible or is limited due to suitable testing methods with low slenderness ratios of already processed fibres being unavailable. Experimental determination of single fibre strength is now possible with the help of a micro-bending machine developed at the Chair of RPE. This therefore offers the possibility to investigate and quantify the damage behaviour of the mostly brittle fibre material beyond the processing stage. Since the remaining fibre strength can now be determined in discontinuously reinforced parts, a gap in the calculations has been bridged and a broader knowledge about combined effects during the fibre damage has been obtained. Structure of the work: The basic relationships for the increase in stiffness and strength of the discontinuous fibre reinforced plastics are addressed in the phase leading up to this work and the existing model ideas for the fibre reinforcement for plastics are subsequently presented. After the knowledge standard for the existing measuring techniques of the mechanical fibre characterization is highlighted, the developed measuring method of the three-point-bending-test is elaborately presented for determining the fibre strength and its possibilities and restrictions are discussed. The explanation of the necessity and approach method of the statistical security of characteristic values of brittle intensification fibres as well as the approach method of the conversion of characteristic values into real loads follows thereafter. The main part describes the individual tests with a subsequent discussion and summary in each case. The results of the work are explained in a detailed summary as a conclusion. Conducted tests: A focal point of the work is the testing of the influence of colour pigments on the characteristics of discontinuous short and long fibre-strengthened thermoplastics and BMC which are used for the colouration of technical synthetics. These facts of the partially drastic strength and toughness decrease of FKV during dyeing are either only phenomenologically described in literature or exclusively attributed to reciprocal effects pigment/matrix which results in an incomplete or even a partially wrong picture of the correlations. The damage progression of the fibres during dyeing, whose pigments are harder than the fibre material, is quantitatively shown from the processing steps up to the specimen. The loss of compound qualities can be explained by the fibre weakening in connection with the fibre breakage now enforced during processing. The multiplicity of tests helps to empirically describe the correlations and to give first explanations. The test series were conducted systematically and correlations were stated to give best results. The tests are often fundamental characters and primarily serve as the evaluation of the damage progression, the importance of the practical use was nevertheless considered. The knowledge of these fundamental facts offers the possibility to deduce rules and actions to avoid the excessive fibre damage during the dyeing process. Results are exemplarily checked by means of calculations which are oriented to existing models of strength and energy induction of the discontinuously fibre-reinforced synthetic materials. The basis for this is the fibre breaking strength under a tension load. Because the bending tests executed on single fibres show only breaking tensions, a procedure is described which helps to convert given flexible strength into corresponding tensile strengths. The correlation between the effective loaded fibre surface in the micro-bending test and the corresponding area by tensile loading will be shown. The basis of the statistical characteristic value calculation is the “Weibull distribution”. It supplies an exponential distribution function for the strength of brittle materials and is also suitable for the consideration of the predominantly treated glass-filaments. According to the principle "of the weakest link", the failure of the observed volume is provoked by the biggest defect within the observed volume. Prerequisite for the applicability is that the material breakage is only effected by statistically homogeneous distributed defects of one type and only tension failure occurs (the homogeneous defect distribution offers the basis for the transfer to the component and thereby the larger volume). Further tests contribute to the recycling of fibre-reinforced synthetic materials. For example, the hydrolytic fibre strength decrease is considered with cooling water cases made by PA6-GF35 and a testing of the fibre strength is presented according to the SMC recycling (particle recycling procedure).

The direct strand-deposition process which is capable to process thermoplastic matrix materials in the form of powder, chopped glass-fibres and additives in a single-screw plastification unit is examined in this work. By using the material combination glass/polypropylene, the influence of the process parameters on the properties of the long-fibre reinforced press masses is characterised. In order to guarantee a fibre-friendly processing during plastification and to achieve a complete fibre debundling and a good fibre filament distribution, special attention must be paid to the right starting material and to the right machinery. Requirements are discussed. The influence of the resulting structure of reinforcement (fibre content, resulting fibre length and fibre length distribution, fibre debundling and filament distribution, fibre orientation) on the achievable mechanical properties are estimated by using simple equations. Trials are carried out to characterise the influence of the process parameters of the plastification unit on the reinforcement structure. Methods are developed to enable a precise measurement of every form of reinforcement. Mechanical properties that are determined in short-tensile and penetration testing are showing a dependency on the properties of the resulting structure of reinforcement. Measured properties of the compression moulded products are in the same range as the ones of glass-mat reinforced thermoplastics.

Asbestos fibres have been shown to cause cancer and there is increasing concern that man-made vitreous fibres, commonly used for insulation purposes, may also cause similar effects as a result of their fibrous geometry. The exact mechanisms of the asbestos carcinogenesis are not yet fully understood but there are two main factors of influence: fibrous geometry and biopersistence. Biopersistence describes the time that an inhaled fibre remains in the lung. According to the German TRGS 905 (technical rules for hazardous materials) definition (1) a fibre has to be considered as potentially carcinogenic if the dimensions are: length >5um, diameter 3 and if the biopersistence is sufficiently high. The measurement of the biopersistence is usually carried out in animal tests (2). Fibres are applied either by inhalation or instillation and the number of remaining fibres in the animal lung is counted after certain time periods. Assuming a first order reaction a half life time for the fibre is calculated and used as a measure for the biopersistence.

The type of process control required by the gas injection technique (GIT) differs from the process control that is used to create massive moulded parts by injection moulding. Gas injection gives rise to molecular orientations in injection moulded parts made of non-reinforced thermoplastics and glass fibre orientations in reinforced materials.

Organic-inorganic sol-gel derived composites with poly(methylmethacrylate) chains formed by polymerization already have shown their usefullness for many optical applications including embossing and holography technics to produce aspherical lenses, optical lattices and coatings for optical fibers. They can combine relatively low shrinkage with efficient photopolymerization and show overall properties being superior to those of pure methacylate based polymers.

The discovery of fluoride glasses in 1974 was the beginning of numerous research. These glasses are transparent from the UV to beyond 7 µm in the infrared. We report on the synthesis of fluorozirconate glasses and preforms of compositions ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-LiF (ZBLALi). The first brazilian optical passive infrared fiber was drawn with the following geometric characteristics: length 15m, core and cladding diameter 135 µm and 175 µm respectively. The preliminary physical characteristics are presented: optical attenuation, refractive index profile and numerical aperture. We also discuss near future applications for the use of such fibers.

Different methods of determining the fiber diameter and its distribution in high-performance filter media for aerosol filtration equipment are discussed. The direct evaluation of SEM photographs was proved to be the most reliable method. The evaluation algorithm was extended to the case of a correlation between fiber diameter and fiber lenght. Furthermore measurements of the specific surface area to determine the mean fiber diameter were carried out using nitrogen and krypton as adsorptives. For the investigated fibers the fullfilling of the assumptions of the BET-approach was checked. Differences between fiber manufactureres diameter data, based on BET, and the results of the direct diameter evaluation may be expalined by effects of the fiber diameter distribution.

The discovery of heavy metal fluoride glasses has opened new prospects for fiber optics operating beyond 2 µm with expected losses less than 10(-2) dB/Km. The main interest of fluoride glasses lies in their infrared transmission up to 8 µm in the bulk form and 4.5 µm for optical fibers. We have reported here the preparation, the glass forming systems and properties of heavy metal fluoride glasses.

A new type of fibrous glass showing a low durability in the body was injected intraperitoneally into rats. In the range of the doses applied (up to 10 high 9 of a thinner product and up to 0.24 x 10 high 9 of a thicker product) a carcinogenicity was not detected; in contrast, durable glass fibres induced tumours. It is recommended to use mineral fibres with low durability as far as possible.

Terwijl vroeger het zwaartepunt bij onderzoek en ontwikkeling lag op the terrein van de materiaalkunde, verschuift momenteel de belangstelling in de industriele produktie van werkstukken uit VVK's naar de voorgrond. Ondanks een bewerking, die de uiteindelijk vorm vrijwel benadert, is daarbij in het algemeen nog een bewerking noodzakelijk. Door de niet-homogene opbouw stellen VVK's bijzondere eisen aan de te gebruiken gereedschappen voor een kwalitatief hoge en reproduceerbare bewerkingsgraad.

Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, IBMB, der Technischen Universität Braunschweig - Materialprüfanstalt für das Bauwesen - MPA Braunschweig, vol. 67

Lichtwellenleitersysteme fuer die Uebertragung von digitalen Nachrichten aller Art sind fuer Punkt-zu-Punkt-Verbindungen seit laengerer Zeit verfuegbar, fuehren sich in Netzen aber erst ein. Den Vorteilen der hohen Bandbreite der geringen Beeinflussbarkeit durch elektromagnetische Felder und der Abhoersicherheit stehen fuer Nutzanwendungen einige Probleme gegenueber. Hierzu zaehlen die Verbindungstechnik, insbesondere aber die fuer die Netze wichtige Abzweigtechnik. Insbesondere das im Buerobereich weit eingefuehrte Protokoll CSMA/CD ("Ethernet") benoetigte sogenannte Sternkoppler, die als zentrales passives oder aktives Element das Mithoeren aller Teilnehmer bei allen Uebertragungen ermoeglicht. Wegen der bidirektionalen Betreibbarkeit von Glasfasern ist damit ein hoher Verkabelungsaufwand erforderlich. Protokolle, wie Token-Bus, Token-Ring und auch FDDI lassen sich dagegen mit Lichtwellenleitern sehr gut realisieren und unterstuetzen durch ihre Garantie einer maximalen Uebertragungsz eit die Anforderungen an Netze im Produktionsbereich. Tendenz: Die Vorteile des Lichtwellenleiters werden ueber den Produktionsbereich auch in den Buerobereich eindringen. (IITB)