No tratamento das maloclusões muitas vezes se impõe a necessidade de extrações dentárias para cumprir as metas do tratamento ortodôntico em busca da oclusão normal. Um dos recursos para o fechamento de espaços após exodontias é a utilização de arcos de retração com alças. Atualmente existe, no mercado, uma grande disponibilidade de arcos pré-fabricados, fornecidos por diversos fabricantes, que apresentam variações na forma e número de alças, espessura dos fios e ligas metálicas diferentes. O conhecimento das propriedades mecânicas e das forças liberadas por estes arcos é de extrema importância para que se obtenha uma resposta biológica adequada durante a movimentação dentária. O presente estudo procurou avaliar, experimentalmente, as forças liberadas por alguns tipos mais utilizados de arcos com alças produzidos com fios de secção retangular com variações de geometria (espessura, número e forma das alças), liga metálica e fabricante, impondo-lhes diferentes ativações. Buscou-se ainda determinar a quantidade de ativação onde ocorre o limite de proporcionalidade e, finalmente, fazer comparações entre os arcos com o intuito de fornecer ao ortodontista subsídios para a escolha do arco adequado. Para tal foram utilizados 19 tipos diferentes de arcos submetidos a testes de tração. Foram registradas as forças continuamente até uma deformação das alças de 4 mm. As comparações foram realizadas por meio de testes estatísticos isolando-se apenas uma característica de variação permitindo uma melhor compreensão do fator preponderante na alteração da força. Os resultados revelaram variações importantes nas forças a cada 0,5 mm de ativação, sendo de forma geral, ativações de 0,5 e 1,0 mm as que liberam forças mais adequadas. Os limites de proporcionalidade ocorreram na sua maioria acima de 1,5 mm de ativação até 2,5 mm, podendo em arcos mais flexíveis ocorrer acima de 4,0 mm. As comparações estatísticas demonstraram diferenças significativas entre todos os grupos avaliados, revelando que todas as variações (geometria, espessura, material e fabricante) exercem influência sobre a força gerada, sendo que a liga metálica parece ser preponderante. / In malocclusion treatments, dental extractions become necessary, in some cases, in order to achieve orthodontic goals of normal occlusion. One of the devices employed to close spaces after dental extraction is the use of retraction arches with loops. Nowadays, there is a wide range of pre-manufactured arches in the market, which present variations in shape, number of loops, thickness of the wire and metallic alloys. It is extremely important to understand mechanical properties as well as the forces delivered by these arches in order to achieve proper biological response during tooth movement. The present study tried to evaluate, experimentally, forces delivered by some of the most frequently employed arches made of rectangular wires with different geometrical characteristics (thickness, number and shape of loops), metallic alloys and made by different manufacturers, when submitted to different levels of activation. It was tried to determine the activation level at proportional limit and compare these values for different arches, in order to provide the orthodontists with accurate data which may help them to choose the proper arches. Nineteen different types of arches were submitted to tension tests. Forces were continuously measured up to 4 mm level of loop deformation. Statistical tests were employed to make comparisons, with only one type of variation for each test, which allowed a better comprehension of the main factor in force change. Results revealed important variations in forces at 0.5 mm intervals, and generally, 0.5 mm and 1.0 mm levels of activation delivered the most proper forces. Proportional limit occurred, mostly, over 1.5 mm and up to 2.5 mm levels of activation, except for more flexible arches, when it occurred above 4.0 mm. Statistical comparisons showed significant differences between all groups studied, demonstrating that all variations (geometry, thickness, material and manufacturer) can influence the delivered force. In spite of this, metallic alloys seemed to be the most important factor determining force deliverance variation.

No tratamento das maloclusões muitas vezes se impõe a necessidade de extrações dentárias para cumprir as metas do tratamento ortodôntico em busca da oclusão normal. Um dos recursos para o fechamento de espaços após exodontias é a utilização de arcos de retração com alças. Atualmente existe, no mercado, uma grande disponibilidade de arcos pré-fabricados, fornecidos por diversos fabricantes, que apresentam variações na forma e número de alças, espessura dos fios e ligas metálicas diferentes. O conhecimento das propriedades mecânicas e das forças liberadas por estes arcos é de extrema importância para que se obtenha uma resposta biológica adequada durante a movimentação dentária. O presente estudo procurou avaliar, experimentalmente, as forças liberadas por alguns tipos mais utilizados de arcos com alças produzidos com fios de secção retangular com variações de geometria (espessura, número e forma das alças), liga metálica e fabricante, impondo-lhes diferentes ativações. Buscou-se ainda determinar a quantidade de ativação onde ocorre o limite de proporcionalidade e, finalmente, fazer comparações entre os arcos com o intuito de fornecer ao ortodontista subsídios para a escolha do arco adequado. Para tal foram utilizados 19 tipos diferentes de arcos submetidos a testes de tração. Foram registradas as forças continuamente até uma deformação das alças de 4 mm. As comparações foram realizadas por meio de testes estatísticos isolando-se apenas uma característica de variação permitindo uma melhor compreensão do fator preponderante na alteração da força. Os resultados revelaram variações importantes nas forças a cada 0,5 mm de ativação, sendo de forma geral, ativações de 0,5 e 1,0 mm as que liberam forças mais adequadas. Os limites de proporcionalidade ocorreram na sua maioria acima de 1,5 mm de ativação até 2,5 mm, podendo em arcos mais flexíveis ocorrer acima de 4,0 mm. As comparações estatísticas demonstraram diferenças significativas entre todos os grupos avaliados, revelando que todas as variações (geometria, espessura, material e fabricante) exercem influência sobre a força gerada, sendo que a liga metálica parece ser preponderante. / In malocclusion treatments, dental extractions become necessary, in some cases, in order to achieve orthodontic goals of normal occlusion. One of the devices employed to close spaces after dental extraction is the use of retraction arches with loops. Nowadays, there is a wide range of pre-manufactured arches in the market, which present variations in shape, number of loops, thickness of the wire and metallic alloys. It is extremely important to understand mechanical properties as well as the forces delivered by these arches in order to achieve proper biological response during tooth movement. The present study tried to evaluate, experimentally, forces delivered by some of the most frequently employed arches made of rectangular wires with different geometrical characteristics (thickness, number and shape of loops), metallic alloys and made by different manufacturers, when submitted to different levels of activation. It was tried to determine the activation level at proportional limit and compare these values for different arches, in order to provide the orthodontists with accurate data which may help them to choose the proper arches. Nineteen different types of arches were submitted to tension tests. Forces were continuously measured up to 4 mm level of loop deformation. Statistical tests were employed to make comparisons, with only one type of variation for each test, which allowed a better comprehension of the main factor in force change. Results revealed important variations in forces at 0.5 mm intervals, and generally, 0.5 mm and 1.0 mm levels of activation delivered the most proper forces. Proportional limit occurred, mostly, over 1.5 mm and up to 2.5 mm levels of activation, except for more flexible arches, when it occurred above 4.0 mm. Statistical comparisons showed significant differences between all groups studied, demonstrating that all variations (geometry, thickness, material and manufacturer) can influence the delivered force. In spite of this, metallic alloys seemed to be the most important factor determining force deliverance variation.

Die vorliegende Dissertation behandelt das Zusammenspiel von effizienten aktiven Lasermedien und neuartigen sättigbaren Absorbern, welche auf den Kohlenstoff-Nanostrukturen Graphen und den einwandigen Kohlenstoff Nanoröhren (SWCNTs) basieren. Die aktiven Lasermedien decken den Spektralbereich von 1,0 Mikrometer bis 2,1 Mikrometer ab, d.h. eine ganze Oktave, und nutzen die laseraktiven Ionen des Ytterbiums, Chroms und Thuliums. In dieser Arbeit werden die auf Graphen und SWCNT basierenden sättigbaren Absorber hinsichtlich ihres einer Anregung folgenden Relaxationsverhaltens, ihrer von der Fluenz abhängigen Transmission und ihres Sättigungs- verhaltens bei hohen Fluenzen untersucht. Eine vorangestellte Einführung der optischen Eigenschaften von Graphen und SWCNTs wird gegeben und die Modelle zur Beschreibung realer Proben werden aus theoretischen Modellvorstellungen hergeleitet. Die sättigbaren Absorber basierend auf Graphen und SWCNTs werden untereinander und mit klassischen halbleitenden sättigbaren Absorbern verglichen. Diese Arbeit zeigt ferner die Erzeugung ultrakurzer Pulse verschiedener Laser mit diesen neuartigen sättigbaren Absorbern basierend auf Kohlenstoff Nanostrukturen. Die erhaltenen Pulse werden mittels Spektrometrie, Autokorrelation, Radiofrequenz- und partiell FROG-Messungen charakterisiert, und der zugrunde liegende Pulsformungsmechanismus, sowie die Stabilität gegen das Güteschalten werden diskutiert. / This thesis addresses the interplay of highly efficient active laser media and novel saturable absorbers based on the carbon nanostructures graphene and single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). The active laser media cover the spectral region from 1.0 micron up to 2.1 micron, i.e. a whole octave, and apply ytterbium, chromium and thulium as active lasing ions. Within this work, the saturable absorbers based on SWCNTs and graphene are characterized with respect to their relaxation behaviour after excitation, and with respect to their fluence-dependent transmission and saturation. A precedent introduction of the general optical properties of graphene and SWCNTs is presented as well and the models to describe real samples experimentally are deduced from theoretical model conceptions. The saturable absorbers based on graphene and SWCNTs are compared to each other and to classical semiconducting saturable absorbers. This thesis further presents the generation of ultrashort laser pulses applying these novel carbon nanostructure based saturable absorbers in different lasers. The obtained pulses are characterized by spectrometry, autocorrelation, radio-frequency measurements and partially by FROG measurements. Additionally, the underlying pulse formation process and the Q-switching stability are discussed.