Universiẗat, Diss., 2005--Freiburg (Breisgau). / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2004.

In this thesis we study device-independent quantum key distribution based on energy-time entanglement. This is a method for cryptography that promises not only perfect secrecy, but also to be a practical method for quantum key distribution thanks to the reduced complexity when compared to other quantum key distribution protocols. However, there still exist a number of loopholes that must be understood and eliminated in order to rule out eavesdroppers. We study several relevant loopholes and show how they can be used to break the security of energy-time entangled systems. Attack strategies are reviewed as well as their countermeasures, and we show how full security can be re-established. Quantum key distribution is in part based on the profound no-cloning theorem, which prevents physical states to be copied at a microscopic level. This important property of quantum mechanics can be seen as Nature's own copy-protection, and can also be used to create a currency based on quantummechanics, i.e., quantum money. Here, the traditional copy-protection mechanisms of traditional coins and banknotes can be abandoned in favor of the laws of quantum physics. Previously, quantum money assumes a traditional hierarchy where a central, trusted bank controls the economy. We show how quantum money together with a blockchain allows for Quantum Bitcoin, a novel hybrid currency that promises fast transactions, extensive scalability, and full anonymity. / En viktig konsekvens av kvantmekaniken är att okända kvanttillstånd inte kan klonas. Denna insikt har gett upphov till kvantkryptering, en metod för två parter att med perfekt säkerhet kommunicera hemligheter. Ett komplett bevis för denna säkerhet har dock låtit vänta på sig eftersom en attackerare i hemlighet kan manipulera utrustningen så att den läcker information. Som ett svar på detta utvecklades apparatsoberoende kvantkryptering som i teorin är immun mot sådana attacker. Apparatsoberoende kvantkryptering har en mycket högre grad av säkerhet än vanlig kvantkryptering, men det finns fortfarande ett par luckor som en attackerare kan utnyttja. Dessa kryphål har tidigare inte tagits på allvar, men denna avhandling visar hur även små svagheter i säkerhetsmodellen läcker information till en attackerare. Vi demonstrerar en praktisk attack där attackeraren aldrig upptäcks trots att denne helt kontrollerar systemet. Vi visar också hur kryphålen kan förhindras med starkare säkerhetsbevis. En annan tillämpning av kvantmekanikens förbud mot kloning är pengar som använder detta naturens egna kopieringsskydd. Dessa kvantpengar har helt andra egenskaper än vanliga mynt, sedlar eller digitala banköverföringar. Vi visar hur man kan kombinera kvantpengar med en blockkedja, och man får då man en slags "kvant-Bitcoin". Detta nya betalningsmedel har fördelar över alla andra betalsystem, men nackdelen är att det krävs en kvantdator.

This thesis describes the work performed at the Quantum Optics lab at UNAM,Mexico City. Third order spontaneous parametric down conversion (TOSPDC) isa quantum optical process where an incoming photon is annihilated and generatesthree quantum entangled photons, so called photon triplets, under energy and mo-mentum conservation. This TOSPDC process was experimentally realized using afused silica optical fiber as nonlinear source. The spectra of the emitted signal weremeasured and coincidence counts measurements were performed in order to verifythe generation of these triplets. An average of 0.8 triplets per second were detected,which is the first sign of a realized TOSPDC process to our knowledge. At thispoint, the signal was too low for any spectra to be recorded. There is a lot of roomfor improvements, especially regarding the equipment used due to the heavy signalloss throughout the experimental setup, and more experiments will be performed toproperly verify the production and entanglement of the triplet photons.

Quantification of spectral data is of great interest in many fields of science, since it can provide further insight into other properties of an object. However, traditional cameras are usually made to image the world in a similar fashion as to how we see it, wherefore they are usually not fit to record nor measure further spectral information. To get a better insight into the spectral properties of an object, a hyperspectral camera might be of use, since those can often identify and measure hundreds of different spectral bands. In this study we look at the construction and further development of an existing design of a push broom hyperspectral imaging system, built with optics for a fraction of the cost of commercial ones. With developed software and objects at hand a spectral calibration was performed, showing a possible spectral range of 184(2)-918(11) nm, but the use of the whole spectral range was however not possible due to limitations in the transmissivity of the lenses below 350 nm. A shift of the spectral range towards longer wavelengths is proposed, which would give further insight into the near infrared spectrum without any information losses. It was found that the spectral calibration of the imager was the main limiting factor of the system, since inaccuracies up to ±11 nm were identified, while the resolution has been found to be 1.4 nm in previous studies, proving that better calibrations are of essence. In good operating conditions, the resolution in the angle of view of the imager was found to be 0.55 mdeg. If the measurement conditions are not as good, or if such kind of spatial resolution is not required, a camera with a smaller detector size and larger pixels could be used to lower the cost of the system without a deterioration in image quality, since the uncertainties in the calibrations and measurement conditions were found to be the limiting factor.

In this thesis, periodic structures with higher symmetries symmetries are discussed. The main focus of the thesis is on twist symmetries. Importantly, the attractive properties of twist symmetries for the control of electromagnetic wave propagation are demonstrated. Furthermore, the additional degree of freedom offered by twist symmetries is used to design two microwave devices. A structure is twist-symmetric if its periodicity can be described by the geometrical operation consisting of a translation and a rotation around an axis. In this thesis, it is demonstrated that there are no stop-bands between the first q modes in the Brillouin diagram of a twist-symmetric structure, where q is the symmetry order. The importance of the symmetry to the absence or presence of stop-bands is illustrated by studying structures where the symmetry is gradually broken. Furthermore, it is demonstrated that a twist-symmetric structure can produce a higher and less dispersive effective refractive index, compared to a conventional periodic structure. These characteristics are attractive for the design of microwave devices. To provide insight into the physics of twist symmetry, a mode matching formulation is derived to analyze twist-symmetric coaxial transmission lines. The formulation is used to highlight the importance of higher order coupling on the response in structures with varying order of the twist symmetry.  In this thesis, we also discuss another type of symmetry; polar glide symmetry. A periodic structure possesses a polar glide symmetry if its periodicity can be described by the geometrical operation consisting of a translation and a reflection in a cylindrical surface. It is demonstrated that there is no stop-band between the first two modes in a polar glide structure, which is similar to what has been reported for Cartesian glide symmetry previously. Furthermore, twist symmetry and polar glide symmetry is combined into twisted polar glide symmetry. The effect of this combination on the stop-band between the second and third modes is demonstrated. It is concluded that this type of symmetry finds application in filter design. Finally, the additional design freedom offered by twist symmetry is used to produce two microwave components. A reconfigurable phase shifter is designed, where the phase delay in the phase shifter depends on the order of the twist symmetry. Furthermore, a flat lens is designed to transform a spherical wave into a quasi-planar wave. The focusing properties of the lens is obtained by locally varying the order of the symmetry throughout the lens aperture. / I denna avhandling diskuteras periodiska strukturer med högre symmetrier. Huvudfokus av avhandlingen är skruvsymmetrier. Vi visar de attraktiva egenskaperna av skruvsymmetrier för kontrollen av elektromagnetiska vågor. Dessutom används den extra designfriheten från skruvsymmetrier för att designa två mikrovågskomponenter. En struktur är skruvsymmetrisk om dess period kan beskrivas av en geometriska operation bestående av en translation och en rotation runt en axel. I denna avhandling visar vi att det inte finns några bandgap mellan de första q moderna i Brillouindiagrammet för en skruvsymmetrisk struktur, där q är symmetriordningern. Betydelsen av symmetri för frånvaron och närvaron av bandgap illustreras genom att studera strukturer där symmetrin gradvis bryts. Vidare visar vi att en skruvsymmetrisk struktur kan producera ett högre och mindre dispersivt effektivt refraktivt index jämfört med en vanlig periodisk struktur. Dessa egenskaper är attraktiva i designen av mikrovågskomponenter. För att ge insikt i fysiken bakom skruvsymmetrier tas en modmatchningsformulering fram för att studera skruvsymmetriska koaxiala transmissionsledare. Formuleringen används för att belysa vikten av högre ordnings vågkoppling för egenskaperena i strukturer med olika ordnings skruvsymmetri.  I denna avhandling diskuteras ytterliage en typ av högre symmetri; polär glidsymmetri. En struktur har en polär glidsymmetri om dess period kan beskrivas av en geometriska operation bestående av en translation och en spegling i en cylindrisk yta. Vi visar att det inte finns något bandgap mellan de två första moderna i en struktur med polär glidsymmetri, vilket också tidigare visats för Cartesisk glidsymmetri. Vidare kombinerar vi skruv- och polär glidsymmetri. Implikationerna av denna kombination på bandgapet mellan högre moder diskuteras. Vi kommer fram till att denna typ av kombinerad symmetri finner tillämpningar i filterdesign.  Slutligen används den extra designfriheten från skruvsymmetri för att designa två mikrovågskomponenter. En konfigurerbar fasskiftare designas, där fasskiftningen beror på symmetriordningen. Vidare designas en platt lins som omvandlar en sfärisk våg till en kvasiplan våg. Fokuseringsegenskaperna i linsen uppnås genom att lokalt variera symmetriordningen i linsens apertur. / <p>QC 20211103</p>

Calculation of number of photon pairs produced by type-I degenerate Spontaneous Parametric Down-Conversion inside a BBO crystal.

In der vorliegenden Arbeit werden Koordinationskomplexe als neues Material in der Photonik diskutiert. Diese zeigen als zentralen Prozess eine lichtinduzierte Isomerisierung von einem elektronischen Grundzustand in mindestens ein metastabiles Isomer. Die Isomerisierung wird neben einer ausgeprägten Photochromie auch von photorefraktiven Eigenschaften begleitet. Die Verwendung der vielversprechenden Koordinationskomplexe in der Photonik scheiterte bisher an deren Einbettung in Festkörpermatrizen. Aus diesem Grund ist in dieser Arbeit ein Vertreter der Klasse der Ruthenium-Sulfoxide, der [Ru(bpy)2OSO]PF6-Komplex, in eine Polymermatrix Polydimethylsiloxan eingebettet worden. Es zeigt sich, dass der Komplex erstmalig erfolgreich in einen Festkörper eingebettet werden kann, insbesondere bei gleichzeitiger Erhaltung der photofunktionalen Eigenschaften. Dabei bleibt der lichtinduzierte Isomerisierungs-Prozess durch die geänderte dielektrische Umgebung nahezu unbeeinflusst, wohingegen die thermische Stabilität der metastabilen Isomere gezielt durch die viskosere Umgebung geändert werden kann. Die experimentell erhaltenen Relaxationszeiten der zwei metastabilen Isomere lassen sich bestimmen und sind verglichen mit der Lösung um den Faktor 100 erhöht. Die Untersuchungen der makroskopischen und mikroskopischen Eigenschaften des Komplexes in dieser Arbeit zeigen, dass Bildstrukturen in die Probe beleuchtet werden können. Ein deutlicher Kontrast und eine ausgeprägte Flankensteilheit für die RGB-Farben zwischen Stellen, in denen die Moleküle im Grundzustand und in den metastabilen Zuständen vorliegen, bleibt dabei erhalten. Insbesondere kann ein räumliches Auflösungsvermögen in der Größenordnung von 16 µm unter dem Mikroskop bestimmt werden. Diese Eigenschaften zeigen ein großes Potential für die Verwendung in RGB-Displays und optischer Datenspeichern. Ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit behandelt den Aufbau eines Spektrometers zur Detektion von Femtosekunden-Pulsen im mittleren infraroten Spektralbereich und der spektralen Auflösung von Vibrationsbanden. Dies ermöglicht, die bei der Isomerisierung ablaufenden Prozesse verstehen und auflösen zu können. Zu diesem Zweck sind Kalibrierungen der verwendeten Komponenten des Aufbaus durchgeführt worden. Anhand des Kalibrierungsmaterials Lithiumniobat konnte eine ausgeprägte OH^--Streckschwingung mit dem entwickelten Aufbau nachgewiesen werden. Insbesondere werden Methoden zum experimentellen Aufbau des Spektrometers und zur Auswertung mit anschließender Fehlerbetrachtung behandelt und ausgearbeitet. Für die Detektion der NO-Streckschwingung im Koordinationskomplex Natriumnitrosylprussiat werden Optimierungen des Aufbaues und der Methodik vorgenommen, um kleinste Transmissionsänderungen detektieren zu können. Experimentell konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Absolutmessungen in der Probe mit dem verwendeten Aufbau möglich sind und mit Messungen eines FTIR-Spektrometers vergleichbare Ergebnisse liefern. Im Anschluss sind Messungen der Probe unter Lichtbestrahlung durchgeführt worden, um Änderungen der Extinktion zu detektieren. Hier treten experimentelle Grenzen der Messmethodik zu Tage, die im Rahmen von Optimierungsvorschlägen diskutiert werden. Abschließend werden beide verwendete Substanzklassen im Hinblick auf mögliche Anwendungen solcher Koordinationskomplexe in der Photonik diskutiert. Es lassen sich Schlüsseleigenschaften holographischer Materialien auf die Koordinationskomplexe übertragen, um sie mit herkömmlichen photorefraktiven Materialien vergleichen zu können. Durch die erfolgreiche Einbettung eines Koordinationskomplexes steht jetzt ein vielversprechendes optisches Material zur Verfügung, welches in der Photonik eingesetzt werden kann.

The focus of this thesis is the investigation of the lattice dynamics and the coupling of magnetism and phonons in two different multiferroic model systems. The first system, which constitutes the main part in this work is the system of multiferroic manganites RMnO$_{3}$, in particular Eu$_{1-x}$Ho$_{x}$MnO$_{3}$ with $0 \le x \le 0.5$. Its cycloidal spin arrangement leads to the emergence of the ferroelectric polarization via the inverse Dzyaloshinskii-Moriya interaction. This system is special among RMnO$_{3}$ as with increasing Ho content $x$, Eu$_{1-x}$Ho$_{x}$MnO$_{3}$ does not only become multiferroic, but due to the exchange interaction with the magnetic Ho-ion, the spin cycloid (and with it the electric polarization) is also flipped for higher Ho contents. This makes it one of the first compounds, where the cycloidal reorientation happens spontaneously, rather than with the application of external fields. On the other hand, there is the delafossite ACrO$_{2}$ system. Here, due to symmetry reasons, the spin-spiral pattern can not induce the polarization according to the inverse Dzyaloshinskii-Moriya interaction mechanism. Instead, it is thought that another way of magnetoelectric coupling is involved, which affects the charge distribution in the $d-p$ hybridized orbitals of the bonds. The lattice vibrations as well as the quasi-particle of the multiferroic phase, the electromagnon, are studied by Raman spectroscopy. Lattice vibrations like the B$_{3g}$(1) mode, which involves vibrations of the Mn-O-Mn bonds modulate the exchange interaction and serve as a powerful tool for the investigation of magnetic correlations effects with high frequency accuracy. Raman spectroscopy acts as a local probe as even local magnetic correlations directly affect the phonon vibration frequency, revealing coupling effects onto the lattice dynamics even in the absence of global magnetic order. By varying the temperature, the coupling is investigated and unveils a renormalization of the phonon frequency as the magnetic order develops. For Eu$_{1-x}$Ho$_{x}$MnO$_{3}$, the analysis of this spin-induced phonon frequency renormalization enables the quantitative determination of the in-plane spin-phonon coupling strengths. This formalism, introduced by Granado et al., is extended here to evaluate the out-of-plane coupling strengths, which is enabled by the identification of a previously elusive feature as a vibrational mode. The complete picture is obtained by studying the lattice- and electromagnon dynamics in the magnetic field. Further emphasis is put towards the development of the cycloidal spin structure and correlations with temperature. A new model of describing the temperature-dependent behavior of said spin correlations is proposed and can consistently explain ordering phenomena which were until now unaddressed. The results are underscored with Monte Carlo based simulations of the spin dynamics with varying temperature. Furthermore, a novel effect of a tentative violation of the Raman selection rules in Eu$_{1-x}$Ho$_{x}$MnO$_{3}$ was discovered. While the phonon modes can be separated and identified by their symmetry by choosing appropriate polarization configurations, in a very narrow temperature range, Eu$_{1-x}$Ho$_{x}$MnO$_{3}$ shows an increase of phonon intensities in polarization configurations where they should be forbidden. This is interpreted as a sign of local disorder, caused by 90° domain walls and could be explained within the model framework. This course of action is followed with the material system of delafossites ACrO$_{2}$. Being a relatively new class of multiferroic materials, the investigations on ACrO$_{2}$ are also of characterizing nature. For this, shell model calculations are performed as a reference to compare the vibrational frequencies obtained by the Raman experiments to. A renormalization of the vibrational frequencies is observed in this system as well and systematically analyzed across the sample series of \textit{A}=Cu, Pd and Ag. Eventually, the effect of applying an external magnetic field is studied. A particularly interesting feature specific for CuCrO$_{2}$ is a satellite peak which appears at lower temperatures. It is presumably related to a deformation of the lattice and therefore going to be discussed in further detail. / Mit der Entdeckung des Riesenmagnetoelektischen Effekts (Giant Magnetoelectric Effect) in TbMnO$_{3}$ durch Kimura et al., im Jahre 2003, erlebte das Forschungsgebiet der multiferroischen Seltenerdmanganate RMnO$_{3}$ einen neuen Aufschwung durch die neuen Möglichkeiten, die sich durch diese Entdeckung offenbarten. \cite{Kimura2003} Der Effekt besteht darin, dass sich durch ein bestimmtes Muster der magnetischen Ordnung eine direkt an dieses Muster gekoppelte ferroelektrische Polarisation ergibt. Die Kopplung von magnetischer und ferroelektrischer Ordnung bewirkt, dass stets beide Parameter simultan beeinflusst werden, wenn ein externes elektrisches oder magnetisches Feld angelegt wird: Wird das Magnetisierungsmuster durch ein externes Magnetfeld beeinflusst, wirkt sich dies direkt auf die elektrische Polarisation aus. Umgekehrt, wenn die Polarisation durch ein elektrisches Feld beeinflusst wird, ist die magnetische Ordnung entsprechend betroffen. Dies erlaubt die vollständige Umordnung der elektrischen Polarisation durch ein magnetisches Feld oder der magnetischen Ordnung durch ein elektrisches Feld. Materialien, die mindestens zwei ferroische Eigenschaften, in diesem Fall eine spontane Magnetisierung und spontane elektrische Polarisation, in der gleichen Phase aufweisen, werden als Multiferroika bezeichnet. Diese allgemeine Klassifikation ist noch zu unterteilen in Typ-I und Typ-II Multiferroika. Zu Typ-I Multiferroika zählen Systeme wie BiFeO$_{3}$, bei denen die ferroelektrische und die magnetische Ordnung weitestgehend unabhängig voneinander und daher bei verschiedenen Temperaturen einsetzen ($T_{C} = 1100$~K für die ferroelektrische, $T_{N}=$ 643~K für die magnetische Ordnung \cite{Khomskii2009}). Dementsprechend sind Magnetisierung und Polarisation in diesem System kaum miteinander gekoppelt. Demgegenüber stehen die hier betrachteten Systeme der orthorhombischen RMnO$_{3}$ Seltenerdmanganate und der ACrO$_{2}$ Delafossite, die der Gruppe der Typ-II Multiferroika angehören. Hier ist die magnetische Ordnung die direkte Ursache der ferroelektrischen Polarisation, d.h. beide Phänomene treten simultan ab der gleichen Ordnungstemperatur auf. Das Ziel von Forschungsbemühungen auf diesem Gebiet der Multiferroika ist zum Einen, neue Materialien zu finden, die solcherlei Kopplungseffekte zeigen. Zum Anderen gilt es, den Effekt besser nutzbar zu machen, sei es durch eine größere Kopplungsstärke oder durch höhere mögliche Ordnungstemperaturen. Um dies zu erreichen ist es von essentieller Bedeutung die zu Grunde liegenden mikroskopischen Mechanismen zu ergründen, diese zu studieren und schließlich ein besseres Verständnis der multiferroischen Kopplungsmechanismen zu erlangen. In dieser Dissertation liegt der Fokus auf der systematischen Untersuchung von Kopplungseffekten zwischen der magnetischen Ordnung und der Dynamik des Kristallgitters mittels Ramanspektroskopie. Insbesondere werden Renormalisierungseffekte der Frequenzen der Gitterschwingungen untersucht, die sich durch die Ausbildung der magnetischen Ordnung und Kopplung derselben an die Gitterdynamik ergeben, die sogenannte Spin-Phonon Kopplung (SPC). Zu diesem Zweck werden die spektroskopischen Experimente mit Augenmerk auf die Polarisations-, Temperatur- und Magnetfeldabhängigkeit der ramanaktiven Moden durchgeführt. Dabei werden Serien von Proben zweier Materialsysteme untersucht, bei denen sich die multiferroische Phase durch unterschiedliche Mechanismen ausbildet: Zum Einen das System Eu$_{1-x}$Ho$_{x}$MnO$_{3}$ ( $0 \le x \le 0.5$), welches zu den orthorhombischen RMnO$_{3}$ Systemen zählt und sowohl multiferroische als auch nicht-multiferroische Proben umfasst. Hierbei beruht der magnetoelektrische Effekt auf der inversen Dzyaloshinskii-Moriya Wechselwirkung. Im Vergleich dazu wird außerdem das System der ACrO$_{2}$ Delafossite mit A= Cu, Ag, Pd untersucht. Dieses System ist im Kontext der Multiferroika noch als relativ neu anzusehen. Hier kann die inverse Dzyaloshinskii-Moriya Wechselwirkung aus Symmetriegründen ausgeschlossen werden, sodass ein neuartiger magnetoelektrischer Kopplungsmechanismus vorliegt. Durch die Spin-Bahn Kopplung verschiebt sich die Gewichtung der Ladungsverteilung der Bindungen und führt dadurch zur Entstehung der elektrischen Polarisation. Im Vergleich der beiden Systeme, werden die Unterschiede der Spin-Phonon Kopplungsstärken und der Einfluss von lokalen Ordnungseffekten diskutiert.

The telecom industry is today categorized by being able to wirelessly transmit large amounts of data between systems in a short time. A precondition for this is that the PCBs (printed circuit board) being developed and manufactured can handle and distribute large amounts of data internally. Often presented as multiple high-speed links up to 10-28 Gbit/s. The PCBs of today contains electric conductors, which all lead from one point to another, with no possibility of branching or flexibility without being rebuilt. A significant problem with all these electric conductors in the PCBs and all the PCBs close contact with each other is the interference building up between them. EMI is a general explanation for this, Electro Magnetic Interference. To avoid this problem and instead meet the constraints of EMC, Electro Magnetic Compatibility, these electric conductors can be replaced with optical conductors. This new concept with optical conductors is not initially going to replace all electric conductors but replace most of the existing high speed links and the traditional point to point communication with optical high speed multidrop. Not just fulfilling the need of EMC, these conductors are also able send one single signal to several different receivers. The optical conduction is happening inside a plate of PC-plastic, allowing the signal to travel throughout the whole PCB if needed. While this is happening, all receivers in need of data can pick up the sent-out signal. / Telekombranschen karaktäriseras av att stora mängder data för över trådlöst mellan system på kort tid. En förutsättning för detta är också att de kretskort som utvecklas och tillverkas måste kunna hantera och distribuera stora mängder data internt på kortet. Detta sker ofta i multipla höghastighetslänkar på upp till 10–28 Gbit/s. Dagens kretskort bygger på elektriska ledare, som har en början och ett slut. Det vill säga ingen möjlighet till förgrening eller förändring utan ombyggnad. Ett problem med alla dessa ledare i kretskorten och kretskortens nära kontakt med varandra är att interferens sker mellan dem. EMI är en känd beteckning för detta, Elektromagnetisk interferens. För att undgå detta problem och istället uppfylla EMC, Elektromagnetisk kompatibilitet, kan dessa elektriska ledare ersättas med optiska. Detta nya koncept med optiska ledare ska till en början inte ersätta alla elektriska ledare utan målet är att ersätta merparten av de på korten befintliga höghastighetslänkar och att ersätta de traditionella höghastighetslänkarnas point to point med en optisk multidroplösning. Utöver att dessa ledare uppfyller EMC så bidrar de även till att en signal kan skickas från samma sändare till flera olika mottagare. Då den optiska ledningen sker genom en skiva i PC-plast har signalen inget förbestämt mål, utan alla mottagare i behov kan plocka upp signalen.

Today we are seeing exciting developments in the field of autonomous vehicles, on both software and hardware. Veoneer is a company making a contribution where research and manufacturing is being done on hardware and active safety. One of the most important aspects in this field is road safety, where understanding the behaviour of sensors used in vehicles is essential. From the point of view of safety, understanding how weather affects the sensors is necessary for a successful deployment. This study is a continuation of previous studies done at Veoneer, and regards how various adverse condition affect the performance of a short-range LiDAR and gives a thorough description of the involved physical processes. Data collected over a couple of months was analysed and compared to theoretical models in order to establish their validity. In addition, LiDAR measurement were done in a chamber where conditions could be varied in a controlled manner. Furthermore, analysis methods were used to transform the data into a form potentially more useful for use in machine learning algorithms to estimate the ability to classify conditions based on LiDAR signals. The used models showed mixed results, with some showing more agreement than others. Models regarding foggy conditions generally showed greater agreement with data than in other conditions, although some variation around the predictions did occur. In regards to the performance of the classification algorithms, there were als omixed results, where the sensitivity in fog was at most 96 % and the precision at most 64 %. This thesis also enables and suggests further research into the utility of short-range LiDAR both in the field of autonomous vehicle safety as well as in use of other fields such as meteorology.