No description available.

Several types of instability can affect the interface between two fluids. For instance, a Rayleigh-Taylor instability (or density fingering) is encountered when a heavier fluid is placed upon a lighter one in the gravity field and double diffusive instabilities can be triggered by differential diffusivity of the different species present in the fluid. In this context our work aims to understand theoretically in which way a chemical reaction can induce and influence such instabilities in a fluid initially at rest. To understand the dynamics resulting from the coupling between chemical reactions and hydrodynamical instabilities we use chemical fronts as model systems. These fronts result from the coupling between autocatalytical chemical reactions and diffusion and they allow to create a self-organized interface between the products and the reactants. As during a chemical reaction the density may vary due to solutal and thermal effects, the products and the reactants can have different densities which may trigger convection movements leading to the destabilization of the fronts. We have in particular studied the influence of the exothermicity of the reaction on the fingering of chemical fronts, focusing first on the influence of heat losses through the walls of the set-up. These leaks have a marked influence on the dynamics because they affect the temperature profiles and hence the density profiles too. We have also classified the various types of instabilities that may appear dues to solutal and thermal effects. We have found a new type of hydrodynamic instability of statically stable fronts induced by the chemical reaction. We have furthermore analyzed an isothermal model with two chemical species. If they diffuse at different rates the front can be subject to diffusive instabilities as well. We have shown that the coupling between such a diffusive instability and fingering can trigger complex dynamics. We have eventually studied the influence of an external electric field on the diffusive instabilities and on fingering underlying the possibility to destabilize otherwise stable fronts./ Différents types d'instabilités hydrodynamiques peuvent affecter les interfaces entre deux fluides comme par exemple, une instabilité de Rayleigh-Taylor (ou digitation de densité) quand un fluide plus dense se trouve placé au-dessus d'un fluide moins dense dans le champ de gravité ou des instabilités de double diffusion induites par des différences entre les diffusivités d'un soluté et de la chaleur contenus dans les fluides. Dans ce contexte, notre thèse s'attache à comprendre de manière théorique comment une réaction chimique peut influencer ces instabilités voire les générer dans un fluide initialement au repos. Pour étudier les dynamiques résultant du couplage entre réactions chimiques et instabilités hydrodynamiques, nous utilisons des systèmes modèles: les fronts chimiques de conversion résultant de la compétition entre réactions chimiques autocatalytiques et diffusion créant une interface auto-organisée entre les réactifs et les produits. Comme au cours d'une réaction chimique la densité peut varier par des effets solutaux et thermiques, les produits et les réactifs de densités différentes peuvent générer des mouvements de convection qui conduisent à la déstabilisation des fronts. Nous avons en particulier étudié l'influence de l'exothermicité de la réaction sur les instabilités de digitation de fronts chimiques, en nous focalisant dans un premier temps sur l'influence des pertes de chaleur par les parois du réacteur. Ces fuites ont un effet marqué sur les instabilitités car elles affectent les profils de température et donc les profils de densité dans le système. Nous avons également classifié les différentes instabilités qui peuvent apparaître via des changements de densité dûs à des effets thermiques et solutaux et mis en évidence un nouveau type de déstabilisation hydrodynamique de fronts statiquement stables induit par une réaction chimique. Nous avons ensuite analysé un modèle isotherme impliquant deux espèces chimiques. Si ces dernières diffusent a des vitesses différentes le front peut être sujet à une instabilité diffusive. Nous avons montré qu'un couplage entre une telle instabilité diffusive et de la digitation peut être à l'origine de dynamiques complexes. Nous avons ensuite considéré l'influence d'un champ électrique sur les instabilité diffusives et de digitation en soulignant la possibilié de déstabiliser via ce champ des fronts initialement stables.

This thesis focuses on two topics: thermal limitations of volume Bragg gratings (VBGs) employed as laser-cavity mirrors and formation of color centers in KTiOPO4 and its isomorphs. To explore the mechanisms of the thermal limitations of VBGs in high power lasers, I designed and constructed a diode-pumped, solid‑state laser with a VBG as cavity mirror that had a significantly higher absorption than what is typical. Thereby I could study the limiting thermal effects by using only moderate intra-cavity power. Additionally, I designed a computer model to numerically investigate the thermal effects in VBGs. Both the experiments and the simulations showed that the laser became successively more unstable when the power was increased. Absorption of the reflected laser beam causes broadening of the grating spectrum accompanied by decreasing diffraction efficiency. The reduced reflectivity leads to a leakage of the radiation through the grating. Moreover, the simulations showed that this increased instability was due to a reshaping of the intensity distribution profile inside the grating, which, in turn, leads to a sharp reduction of the diffraction efficiency. High-intensity visible radiation induces color centers in KTiOPO4, which can lead to severe decrease in the performance of the crystal and can cause catastrophic breakdown. The formation of color centers was investigated by measuring picosecond, blue-light induced infrared absorption (BLIIRA) in periodically-poled KTiOPO4, Rb:KTiOPO4, RbTiOPO4, KTiOAsO4 and RbTiOAsO4 through thermal lens spectroscopy using a common-path interferometer. This setup is capable of measuring absorption as low as 10-5 cm-1. The dependence of the BLIIRA signal on blue light average power and intensity as well as on the crystal temperature was studied. The results show the presence of at least two different types of color centers. A higher level of remnant absorption was observed in the phosphates compared to that of the arsenates. The largest portion of the induced absorption is attributed to photo-generated electrons and holes being self-trapped in the proximity to the Ti4+ and O2- ions, respectively, forming polaron color centers. Stabilization of these centers is aided by the presence of mobile alkali metal vacancies in the crystal. / Denna avhandling fokuserar på både volymbraggitters (VBGs) termiska begränsningar, i tillämpning som speglar i laserkaviteter, och på bildandet av färgcentra i KTiOPO4 och isomorfa kristaller. För att undersöka de termiska effekterna i VBGer som medför begränsningar på högeffektlasrar utfördes både experiment och simuleringar. För experimenten konstruerades en diod-pumpad Yb:KYW laser med ett VBG som har betydligt högre absorption än vad som är typiskt. Därmed kunde de termiska effekterna studeras vid måttliga intrakavitetseffekter. Simuleringarna bestod av två delmodeller; gitterstrukturen modelerades med överföringsmatriser och värmeflödet med en tredimensionell modell baserad på finita elementmetoden. Både experimenten och simuleringarna visade att en laser blir successivt mer instabil när den optiska effekten ökar. Absorptionen av laserstrålen i VBGt förändrade dess spektrala egenskaper, vilket i sin tur påverkade laserns stabilitet och prestanda. De huvudsakliga effekterna var en breddning av gittrets spektrum med en minskad reflektans. Simuleringarna visade även att den ökade instabiliteten berodde på en förändring av strålningens intensitetsfördelning inuti gittret, vilket accelererade reduktionen av gittrets reflekterande förmåga. I termer av den effekt som faller in mot gittret, har lasern en tydlig övre effektgräns. När den gränsen har uppnåtts leder vidare ökning av pumpeffekten i huvudsak till ökat läckage genom volymbraggittret, i stället för till ökad uteffekt hos laserstrålen. Kortvågigt synlig ljus av hög intensitet inducerar färgcentra i KTiOPO4, vilket kan leda till kraftigt reducerad transparens och kan orsaka permanent skada i kristallen. För att undersöka skapandet av dessa färgcentra mättes den termiska lins som uppstår vid blå-ljus-inducerad infraröd absorption (Eng: blue-light induced infrared absorption = BLIIRA) inducerad av blåa laserpulser vid en våglängd av 398 nm och vid pulslängder i storlek av pikosekunder i periodiskt‑polad KTiOPO4, Rb:KTiOPO4, RbTiOPO4, KTiOAsO4 och RbTiOAsO4. Den termiska linsen mättes med en metod kallad gemensam-vägsträcka-interferometer (Eng: common-path interferometer), en metod känslig nog för att mäta absorption så låg som 10-5 cm-1. Dessutom undersöktes hur nivån av BLIIRA beror på medeleffekten och intensiteten hos den blåa laserstrålen samt på kristalltemperaturen. Resultaten visar att det bildas minst två typer av färgcentra med olika livslängder. Vidare observerades en högre grad av långsamt avklingande absorption i fosfaterna jämfört med arsenaterna. Den största delen av den inducerade absorptionen tillskrivs fotogenererade elektroner och hål som ”självfångas” i närheten av Ti4+ respektive O2- joner, och bildar färgcentra av polaron karaktär. Stabilisering av dessa centra underlättas av lättrörliga alkalivakanser i kristallerna. / <p>QC 20150922</p>

In respect of autogenous and drying shrinkage and the effects of relaxation creep during the hydration cycle, roller compacted concrete in dams has to date been universally assumed to behave in the same manner as conventional mass concrete, despite notional evidence to the contrary on prototype dam structures, particularly in respect of high-paste RCC. While the results of laboratory materials testing and associated early behaviour analyses for RCC have been published, no conclusive example exists in the public domain whereby predicted behaviour is confirmed through measured behaviour on a comprehensively-instrumented prototype dam structure. In his PhD thesis, Quentin Shaw presents evidence to indicate that the early behaviour of RCC, and particularly high quality, high-paste RCC in dams, is quite different to that of CVC. Referring to instrumentation records from Wolwedans and Knellpoort dams in South Africa, Çine Dam in Turkey, Wadi Dayqah Dam in Oman and Changuinola 1 Dam in Panama, indications of less than expected shrinkage and stress relaxation creep during the hydration cycle in the constituent RCC are documented. Taking the comprehensively-instrumented and monitored Wolwedans Dam, the actual materials behaviour of the constituent RCC is evaluated through the replication of the prototype behaviour on a finite element model. Through this analysis, it is clearly demonstrated that the level of shrinkage and stress relaxation creep that would be traditionally assumed in RCC simply did not occur. In fact, the analyses suggested that no shrinkage, or creep was apparent. The reasons for the different behaviour of high-paste RCC compared to CVC are subsequently explored. With Wadi Dayqah Dam as the only example evaluated where some drying shrinkage and/or stress relaxation creep was obviously apparent, the evident susceptibility of this lean RCC mix, with a high w/c ratio, a high content of non-cementitious fines, natural gravel aggregates, a high aggregate water absorption and placement in a very dry environment, is noted. However, it is considered to be the combination of a strong aggregate skeletal structure developed through roller compaction and a low w/c ratio that results in a particularly resilience in high-paste RCC to early shrinkage and creep. It is also recognised that temperature and gravity effects in an arch dam structure will tend to limit, or even eliminate containment stresses in the critical load-carrying upper section and that this will reduce the risk and impact of stress relaxation creep. Consequently, a new understanding of the early behaviour of RCC in large dams is presented, suggesting that a high quality RCC mix in an arch dam can be designed for a cumulative shrinkage and stress relaxation creep under the hydration cycle of approximately 20 microstrain, compared with a more traditionally accepted value of between 125 and 200 microstrain. The implications of these findings on the design of large RCC dams are demonstrated to be significant, particularly in respect of RCC arch dams. In addition, suggestions are made for the requirements in respect of RCC mix design for negligible shrinkage and creep, while an approach to combine the use of field measurement with structural modelling to predict and demonstrate actual RCC behaviour is briefly discussed. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2011. / Civil Engineering / unrestricted

[EN] The injection system is one of the topics that has been paid most attention to by researchers in the field of direct injection diesel engines, due to its key role on fuel atomization, vaporization and air-fuel mixing process, which directly affect fuel consumption, noise irradiation and pollutant emissions. The increasing injection pressures in modern engines have propitiated the need of studying phenomena such as cavitation, compressible flow or the effect of changes in the fuel properties along the process, whose relative importance was lower in early stages of the reciprocating engines development. The small dimensions of the injector ducts, the high velocities achieved through them and the transient nature of the process hinder the direct observation of these facts. Computational tools have then provided invaluable help in the field. The objective of the present thesis is to analyse the influence of the thermal effects on the performance of a diesel injector. To this end, the fuel temperature variation through the injector restrictions must be estimated. The influence of these changes on the fuel thermophyisical properties relevant for the injection system also needs to be assessed, due to its impact on injector dynamics and the injection rate shape. In order to give answer to the previous objectives, both experimental and computational techniques have been employed. A dimensional and a hydraulic experimental characterization of a solenoid-actuated Bosch CRI 2.20 injector has been carried out, including rate of injection measurements at a wide range of operating conditions, with special attention to the fuel temperature control. A 1D computational model of the injector has been implemented in order to confirm and further extend the findings from the experiments. Local variations of fuel temperature and pressure are considered by the model thanks to the assumption of adiabatic flow, for which the experimental characterization of the fuel properties at high pressure also had to be performed. The limits of the validity of this assumption have been carefully assessed in the study. Results show a significant influence of the fuel temperature at the injector inlet on injection rate and duration, attributed to the effect of the variation of the fuel properties and to the fact that the injector remains in ballistic operation for most of its real operating conditions. Fuel temperature changes along the injector control orifices are able to importantly modify its dynamic behaviour. In addition, if the fuel at the injector inlet is at room temperature or above, the temperature at the nozzle outlet has not been proved to importantly change once steady-state conditions are achieved. However, a significant heating may take place for fuel temperatures at the injector inlet typical of cold-start conditions. / [ES] El sistema de inyección es uno de los elementos que más interés ha despertado en la investigación en el campo de los motores diésel de inyección directa, debido a su papel clave en la atomización y vaporización del combustible así como en el proceso de mezcla, que afectan directamente al consumo y la generación de ruido y emisiones contaminantes. Las crecientes presiones de inyección en motores modernos han propiciado la necesidad de estudiar fenómenos como la cavitación, flujo compresible o el efecto de los cambios de las propiedades del combustible a lo largo del proceso, cuya importancia relativa era menor en etapas tempranas del desarrollo de los motores alternativos. Las pequeñas dimensiones de los conductos del inyector, las altas velocidades a través de los mismos y la naturaleza transitoria del proceso dificultan la observación directa en estas cuestiones. Por ello, las herramientas computacionales han proporcionado una ayuda inestimable en el campo. El objetivo de la presente tesis es analizar la influencia de los efectos térmicos en el funcionamiento de un inyector diésel. Para tal fin, se debe estimar la variación de la temperatura del combustible a lo largo de las restricciones internas del inyector. La influencia de estos cambios en las propiedades termofísicas del combustible más relevantes en el sistema de inyección también debe ser evaluada, debido a su impacto en la dinámica del inyector y en la forma de la tasa de inyección. Para dar respuesta a estos objetivos, se han utilizado técnicas experimentales y computacionales. Se ha llevado a cabo una caracterización dimensional e hidráulica de un inyector Bosch CRI 2.20 actuado mediante solenoide, incluyendo medidas de tasa de inyección en un amplio rango de condiciones de operación, para lo que se ha prestado especial atención al control de la temperatura del combustible. Se ha implementado un modelo 1D del inyector para confirmar y extender las observaciones extra\'idas de los experimentos. El modelo considera variaciones locales de presión y temperatura del combustible gracias a la hipótesis de flujo adiabático, para lo cual también se ha tenido que llevar a cabo una caracterización experimental de las propiedades del combustible a alta presión. Los límites de la validez de esta hipótesis se han analizado cuidadosamente en el estudio. Los resultados muestran una influencia significativa de la temperatura del combustible a la entrada del inyector en la tasa y duración de inyección, atribuida al efecto de la variación de las propiedades del combustible y al hecho de que el inyector permanece en operación balística para la mayoría de sus condiciones de funcionamiento. Los cambios en temperatura del combustible a lo largo de los orificios de control del inyector son capaces de modificar su dinámica considerablemente. Además, si el combustible a la entrada del inyector se encuentra a temperatura ambiente o por encima, se ha observado que la temperatura a la salida de la tobera no varía de manera importante una vez se alcanzan condiciones estacionarias. No obstante, un calentamiento significativo puede tener lugar para temperaturas de entrada típicas de las condiciones de arranque en frío. / [CAT] El sistema d'injecció és un dels elements que més interés ha despertat en la investigació en el camp dels motors dièsel d'injecció directa, degut al seu paper clau en l'atomització i vaporització del combustible, així com en el procés de mescla, que afecten directament el consum i la generació de soroll i emissions contaminants. Les creixents pressions d'injecció en motors moderns han propiciat la necessitat d'estudiar fenòmens com la cavitació, flux compressible o l'efecte dels canvis de les propietats del combustible al llarg del procés, la importància relativa dels quals era menor en les primeres etapes del desenvolupament dels motors alternatius. Les menudes dimensions dels conductes de l'injector, les altes velocitats a través dels mateixos i la natura transitòria del procés dificulten l'observació directa en estes qüestions. Per això, les ferramentes computacionals han proporcionat una ajuda inestimable en el camp. L'objectiu de la present tesi és analitzar la influència dels efectes tèrmics en el funcionament d'un injector dièsel. Per a tal fi, es deu estimar la variació de la temperatura del combustible al llarg de les restriccions internes de l'injector. La influència d'estos canvis en les propietats termofísiques del combustible més relevants en el sistema d'injecció també ha de ser avaluada, degut al seu impacte en la dinàmica de l'injector i en la forma de la tasa d'injecció. Per tal de donar resposta a estos objectius, s'han utilitzat tècniques experimentals i computacionals. S'ha dut a terme una caracterització dimensional i hidràulica d'un injector Bosch CRI 2.20 actuat mitjançant solenoide, incloent mesures de tasa d'injecció en un ampli rang de condicions d'operació, per al que s'ha prestat especial atenció al control de la temperatura del combustible. S'ha implementat un model 1D de l'injector per tal de confirmar i estendre les observacions extretes dels experiments. El model considera variacions locals de pressió i temperatura del combustible gràcies a la hipòtesi de flux adiabàtic, per la qual cosa també s'ha hagut de dur a terme una caracterització experimental de les propietats del combustible a alta pressió. Els límits de la validesa d'esta hipòtesi s'han analitzat acuradament en l'estudi. Els resultats mostren una influència significativa de la temperatura del combustible a l'entrada de l'injector en la tasa i duració d'injecció, atribuïda a l'efecte de la variació de les propietats del combustible i al fet que l'injector roman en operació balística per a la majoria de les seues condicions de funcionament. Els canvis en temperatura del combustible al llarg dels orificis de control de l'injector són capaços de modificar la seua dinàmica considerablement. A més, si el combustible a l'entrada de l'injector es troba a temperatura ambient o per damunt, s'ha observat que la temperatura a l'eixida de la tobera no varia de manera important una vegada s'han assolit condicions estacionàries. No obstant això, un escalfament significatiu pot tenir lloc per a temperatures d'entrada típiques de les condicions d'arrancada en fred. / Carreres Talens, M. (2016). Thermal effects influence on the Diesel injector performance through a combined 1D modelling and experimental approach [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/73066 / TESIS

Thermal effects in integrated circuits have increasing impact on chip's lifetime and function. For this reason, the chips must be subjected to electro-thermal simulations prior to the launch of production in order to avoid potential circuit failures. Therefore, in the first part of this diploma thesis these effects and methods of creating thermal models are described. The thesis also explores available tools for electro-thermal simulations and the way these simulators work. In the practical part of the thesis, the operation of electro-thermal simulation in the Eldo tool is verified, a method of automated thermal network creation is proposed and a application for its generation based on the circuit layout is implemented. The results of the electro-thermal simulation with the generated thermal network are compared with the results of the currently used method.

Many dams existing today were constructed around fifty years ago. Condition monitoring is essential for maintaining high safety and determining the current level of safety and stability for these dams. There is a need for new monitoring techniques and finite element coupled monitoring could be one of these techniques. A concrete arch dam located in Sweden is modelled and calibrated with respect to concrete temperature measurements. The temperature distribution is then defined as a prescribed strain in a structural mechanical model in which a parametric study is performed. The results from the parametric study are compared to measurements of the crest deformation and a combination of parameters is found giving the lowest difference between measurements and model results for the mid-section. The results show that the finite element model can be used to predict the behavior of the dam with acceptable deviation. The parametric study indicates that the reference temperature of the concrete has little effect on the amplitude of the deformation and that the governing factor is the coefficient of thermal expansion. / Många av de dammar som finns idag byggdes för omkring femtio år sedan. Tillståndsövervakning är avgörande för att kunna bestämma nivån av säkerhet och stabilitet för dessa dammar. Det finns ett behov av ny övervakningsteknik och finita element-kopplad övervakning kan vara en av dessa tekniker. En betongvalvdamm modelleras och kalibreras med avseende på uppmätt betongtemperatur. Den beräknade temperaturfördelningen definieras sedan som en föreskriven töjning en strukturmekanisk modell i vilken en parametrisk studie utförs. Resultaten från parameterstudien jämförs med mätningar av kröndeformation och en kombination av parametrar identifieras som ger lägsta skillnad mellan mätningar och modellresultat för mittsektionen. Resultaten visar att modellen kan användas för att förutsäga dammens beteende med acceptabel avvikelse. Parameterstudien indikerar att referenstemperaturen för betongen har liten inverkan på amplituden för deformationen och att den styrande faktorn är längdutvidgningskoefficienten.

Old concrete buttress dams are sensitive to cracking if exposed to large temperature variations. The cracks can make dams sensitive to failure, depending on the size and location of the cracks. These problems can be overcome by lowering the temperature variations and stabilizing the dams. Insulation walls can be built to lower the temperature variations, and the area inside the insulation wall can be climate controlled to ensure a constant temperature. Stabilizing measures could be installing tendons, anchoring monoliths to the foundation or to keep parts of the monolith together. However, the best way to make sure the dam is functioning as expected is to monitor the behavior of the dam through different sensors. The sensors should be connected to some kind of dam monitoring software, which can indicate whether the dam is going to fail in a near future. For this to work, some kind of alert and alarm values has to be determined. The main purpose for this project is to develop a finite element model that could be used to simulate the real behavior of a concrete buttress dam and predict the future behavior of the dam. This makes it possible to determine alert and alarm values for monitoring equipment installed on the dam. Some steps are necessary to be able to create a finite element model representing the real behavior and to predict the future behavior of a dam. A first step is calibration of the model against real measurements, and during the calibration process it is important to evaluate the predictions made. A second step is to determine the normal variation in the behavior of the dam. A last step is to define suitable alert and alarm values, where the alert values are based on the normal variation of the dam and the alarm values are based on failure analyses. The results show that it is possible to calibrate a finite element model with sufficient accuracy in order for it to be used for predictions of the dams behavior. The results show two failure modes of the concrete buttress dam which deviate from previous research, where post-tensioned tendons were not included. From the results, information is given about where to place sensors to be able to capture a failure, how well the finite element model is calibrated, and what the alarm values should be. Furthermore, the results show that the evaluation of predictions made in the calibration process is of utmost importance to achieve a model representing the real behavior. / Gamla betonglamelldammar är känsliga för sprickbildning om de utsätts för stora temperaturvariationer. Sprickor kan göra dammarna känsliga för brott, beroende på storlek och placering av sprickorna. Dessa problem kan övervinnas genom att sänka temperaturvariationerna och stabilisera dammarna. Isoleringsväggar kan byggas för att sänka temperaturvariationerna, och området innanför isoleringsväggen kan klimatkontrolleras för att säkerställa en konstant temperatur. Stabiliserande åtgärder skulle kunna vara att installera spännkablar, förankring av monoliten till berggrunden eller att hålla ihop delar av monoliten. Emellertid är det bästa sättet att se till dammen fungerar som förväntat för att övervaka beteendet hos dammen genom olika sensorer. Givarna borde anslutas till någon form av programvara för dammövervakning, som kan indikera om dammen kommer att gå till brott inom en snar framtid. För att detta ska fungera måste någon form av mjuka och hårda larmvärden bestämmas. Huvudsyftet för detta projekt är att skapa en finit elementmodell som kan användas för att simulera det verkliga beteendet hos en betonglamelldamm och förutsäga framtida beteende av dammen för att kunna bestämma mjuka och hårda larmvärden för vald övervakningutrustning på dammen. Några steg är nödvändiga för att kunna skapa en finit elementmodell som representerar det verkliga beteendet och göra det möjligt att förutsäga det framtida beteendet av en damm. Ett första steg är kalibrering av modellen mot riktiga mätningar och under kalibreringsprocessen är det viktigt att utvärdera predikterade värden. Ett andra steg är att bestämma den normala variationen av dammens beteende. Ett sista steg är att definiera lämpliga värden för mjuka och hårda larmvärden, där de mjuka värdena baseras på dammens normala variation och de hårda larmvärdena på brottsanalyser. Resultaten visar att det är möjligt att kalibrera en finit elementmodell med tillräckligt god noggrannhet att den kan användas för prediktering av dammens beteende. Resultaten visar två brottmoder av betonglamelldammen som skiljer sig från tidigare studier där spännkablar inte hade inkluderats. Från resultaten ges information om var sensorer ska placeras för att kunna fånga ett brott, hur väl finita elementmodellen kalibrerats, och vilka de mjuka och hårda larmvärdena bör vara. Dessutom visar resultaten att utvärderingen av predikteringar som gjorts i kalibreringsprocessen är av yttersta vikt för att uppnå en modell som representerar det verkliga beteendet.

Disertacijos darbo tikslas buvo, modeliuojant bei vykdant eksperimentus, išanalizuoti siūlomo sudėtinio aktyvaus lazerio elemento koncepcijos prielaidas ir taikymų galimybes, bei surasti veiksnius, ribojančius pasiūlyto sudėtinio aktyvaus lazerio elemento galimybes. Šiame darbe buvo pasiūlytas lazerio aktyvusis elementas, kuris apjungia įvairių tipų lazerinių aktyviųjų elementų gerąsias savybes. Tačiau eksperimentai parodė, jog toks sudėtinis elementas neturi pranašumo prieš plačiai naudojamus strypo formos lazerinius aktyviuosius elementus. Siekiant paaiškinti susidarančių optinių iškraipymų priežastis, buvo sukurti ir pritaikyti teoriniai modeliai, aprašantys aktyvios terpės optines, termo-optines bei termo-mechanines savybes. Sukurtas optinių iškraipymų vertinimo metodas, leidžiantis palyginti skirtingų konfigūracijų elementus šiluminių reiškinių sąlygotų optinių iškraipymų atžvilgiu. Taip pat pateiktas paprastas modelis, gerai aprašantis iš daugiamodžio šviesolaidžio išėjusios kaupinimo spinduliuotės intensyvumo skirstinio kitimą. Visi pateikti teoriniai modeliai buvo patvirtinti eksperimentiniais matavimais. Naudojantis sukurtais teoriniais modeliais buvo nustatyta, jog pagrindinė optinių iškraipymų priežastis siūlomame sudėtiniame lazeriniame elemente yra nelegiruota terpė tarp plonų legiruotų sluoksnių, kurioje vykstantys šiluminiai reiškiniai riboja tokio lazerinio aktyvaus elemento galimybes. / The aim of this PhD thesis was to investigate the concept and application abilities of a proposed composite laser element finding factors that limit performance of such laser element. In this work a composite laser element was proposed which combines decent properties of various laser elements. Nevertheless, experiments showed that such element has no advantage over a widely used rod type active laser elements. In order to explain the nature of induced optical aberrations, theoretical models describing optical, thermo-optical and thermo-mechanical properties of active medium were developed and applied. An original method to rate induced optical aberrations which allow unambiguous comparison of different aberrations was presented. A simple model to calculate the variation of intensity distribution as the beam propagates was presented also. All models were confirmed experimentally. Using developed models it was found that the main cause of optical aberrations in the proposed element is the undoped medium between thin doped layers. Generally, abilities of proposed active laser elements are limited by thermal effects in the undoped medium.

The aim of this PhD thesis was to investigate the concept and application abilities of a proposed composite laser element finding factors that limit performance of such laser element. In this work a composite laser element was proposed which combines decent properties of various laser elements. Nevertheless, experiments showed that such element has no advantage over a widely used rod type active laser elements. In order to explain the nature of induced optical aberrations, theoretical models describing optical, thermo-optical and thermo-mechanical properties of active medium were developed and applied. An original method to rate induced optical aberrations which allow unambiguous comparison of different aberrations was presented. A simple model to calculate the variation of intensity distribution as the beam propagates was presented also. All models were confirmed experimentally. Using developed models it was found that the main cause of optical aberrations in the proposed element is the undoped medium between thin doped layers. Generally, abilities of proposed active laser elements are limited by thermal effects in the undoped medium. / Disertacijos darbo tikslas buvo, modeliuojant bei vykdant eksperimentus, išanalizuoti siūlomo sudėtinio aktyvaus lazerio elemento koncepcijos prielaidas ir taikymų galimybes, bei surasti veiksnius, ribojančius pasiūlyto sudėtinio aktyvaus lazerio elemento galimybes. Šiame darbe buvo pasiūlytas lazerio aktyvusis elementas, kuris apjungia įvairių tipų lazerinių aktyviųjų elementų gerąsias savybes. Tačiau eksperimentai parodė, jog toks sudėtinis elementas neturi pranašumo prieš plačiai naudojamus strypo formos lazerinius aktyviuosius elementus. Siekiant paaiškinti susidarančių optinių iškraipymų priežastis, buvo sukurti ir pritaikyti teoriniai modeliai, aprašantys aktyvios terpės optines, termo-optines bei termo-mechanines savybes. Sukurtas optinių iškraipymų vertinimo metodas, leidžiantis palyginti skirtingų konfigūracijų elementus šiluminių reiškinių sąlygotų optinių iškraipymų atžvilgiu. Taip pat pateiktas paprastas modelis, gerai aprašantis iš daugiamodžio šviesolaidžio išėjusios kaupinimo spinduliuotės intensyvumo skirstinio kitimą. Visi pateikti teoriniai modeliai buvo patvirtinti eksperimentiniais matavimais. Naudojantis sukurtais teoriniais modeliais buvo nustatyta, jog pagrindinė optinių iškraipymų priežastis siūlomame sudėtiniame lazeriniame elemente yra nelegiruota terpė tarp plonų legiruotų sluoksnių, kurioje vykstantys šiluminiai reiškiniai riboja tokio lazerinio aktyvaus elemento galimybes.