Objectives In this in-vitro study, teeth were imaged using photoacoustic tomography (PAT), cone-beam computed tomography (CBCT), and micro-computed tomography (μ-CT). The study had aim: to identify the best wavelength for PAT images to determine the accuracy of the three imaging methods, and to determine whether PAT images of teeth can achieve acceptable reconstruction quality. Methods Nineteen human mandibular single-rooted incisors were extracted from patients with trauma or periodontitis. To determine the best wavelength for acquiring photoacoustic images, all 19 teeth were scanned in vitro with PAT, using different laser wavelengths between 680 and 960 nm. The images were analyzed using image analysis software. To assess the accuracy of PAT and compare it with the accuracy of CBCT, each tooth was also scanned in vitro using CBCT and the reference standard technique of μ-CT. Subsequently, three different three-dimensional models, one for each imaging technique, were created for each tooth. Finally, the three different three-dimensional models acquired for the same tooth were matched and analyzed regarding volume and surface. Results The highest quality tooth images were achieved using the 680 nm wavelength, which showed the best contrast ratio. The full geometry of the dental root (μ-CT compared with PAT) could be visualized with relative standard deviations of 0.12 mm for the surface and −7.33 mm3 for the volume (n = 19). The full geometry of the dental root (μ-CT compared with CBCT) could be visualized with relative standard deviations of 0.06 mm for the surface and −14.56 mm3 for the volume (n = 19). The difference between the PAT–μ-CT group and CBCT–μ-CT group regarding the total average of the root surface area was not significant (p>0.06). Conclusion Images, which were acquired using PAT at 680nm showed the best contrast ration, enabling the identification of dentin, cementum and the dental pulp. No significant differences were found between the PAT–μ-CT group and CBCT–μ-CT group regarding the total average of the RSA and the total volume. Thus, three-dimensional reconstructions based on in-vitro PAT are already of acceptable reconstruction quality.

Light amplification by stimulated emission of radiation, well-known for revolutionising photonic science, has been realised primarily in fermionic systems including widely applied diode lasers. The prerequisite for fermionic lasing is the inversion of electronic population, which governs the lasing threshold. More recently, bosonic lasers have also been developed based on Bose-Einstein condensates of exciton-polaritons in semiconductor microcavities. These electrically neutral bosons coexist with charged electrons and holes. In the presence of magnetic fields, the charged particles are bound to their cyclotron orbits, while the neutral exciton-polaritons move freely. We demonstrate how magnetic fields affect dramatically the phase diagram of mixed Bose-Fermi systems, switching between fermionic lasing, incoherent emission and bosonic lasing regimes in planar and pillar microcavities with optical and electrical pumping. We collected and analyzed the data taken on pillar and planar microcavity structures at continuous wave and pulsed optical excitation as well as injecting electrons and holes electronically. Our results evidence the transition from a Bose gas to a Fermi liquid mediated by magnetic fields and light-matter coupling.

Hintergrund Im Rahmen der Pandemie des SARS-CoV-2-Virus erlangte das Patientenkollektiv der Schwangeren früh Aufmerksamkeit. Initial wurde angesichts sich früh abzeichnender Krankheitsfälle bei jüngeren Patienten mit einem erheblichen Aufkommen peripartal zu betreuender, COVID-19-positiver Schwangerer gerechnet. Ziel der Arbeit Diese Arbeit vermittelt einen Einblick in die SARS-CoV-2-Infektionszahlen im Rahmen der geburtshilflichen Anästhesie zu Beginn der Pandemie sowie während der zweiten Infektionswelle in Deutschland. Methoden Über das COALA-Register (COVID-19 related Obstetric Anaesthesia Longitudinal Assessment-Registry) wurden sowohl von März bis Mai 2020 als auch von Oktober 2020 bis Februar 2021 in Deutschland und der Schweiz wöchentlich prospektiv Daten zu Verdachts- und bestätigten SARS-CoV-2-Fällen bei Schwangeren zum Zeitpunkt der Geburt erhoben. Betrachtet wurden die Verteilung dieser auf die Anzahl der Geburten, Zentren und Erhebungswochen sowie mütterliche Charakteristika und Krankheitsverläufe. Ergebnisse Neun Zentren haben im Verlauf 44 SARS-CoV-2-positive Schwangere zum Zeitpunkt der Geburt bei 7167 Geburten (0,6 %) gemeldet (3 Fälle auf 2270 Geburten (0,4 %) und 41 Fälle auf 4897 Geburten (0,8 %)). Berichtet wurden 2 schwere COVID-19-Verläufe (n = 1 mit Todesfolge nach ECMO, n = 1 mit ECMO überlebt). Bei 28 (68 %) Patientinnen verlief die Infektion asymptomatisch. Ein Neugeborenes wurde im Verlauf positiv auf SARS-CoV‑2 getestet. Schlussfolgerung Mithilfe des Registers konnte das Auftreten von Fällen zu Beginn der Pandemie zeitnah eingeschätzt werden. Es traten sporadisch Verdachtsfälle bzw. bestätigte Fälle auf. Aufgrund fehlender flächendeckender Testung muss aber von einer Dunkelziffer asymptomatischer Fälle ausgegangen werden. Während der zweiten Infektionswelle wurden 68 % asymptomatische Fälle gemeldet. Jedoch kann es bei jungen, gesunden Patientinnen ohne das Vorliegen typischer Risikofaktoren zu schwerwiegenden Verläufen kommen.

Strong light matter coupling between excitons and microcavity photons, as described in the framework of cavity quantum electrodynamics, leads to the hybridization of light and matter excitations. The regime of collective strong coupling arises, when various excitations from different host media are strongly coupled to the same optical resonance. This leads to a well-controllable admixture of various matter components in three hybrid polariton modes. Here, we study a cavity device with four embedded GaAs quantum wells hosting excitons that are spectrally matched to the A-valley exciton resonance of a MoSe\(_{2}\) monolayer. The formation of hybrid polariton modes is evidenced in momentum resolved photoluminescence and reflectivity studies. We describe the energy and k-vector distribution of exciton-polaritons along the hybrid modes by a thermodynamic model, which yields a very good agreement with the experiment.

Dem Einsatz niederdimensionaler Nanostrukturen als optisch aktives Medium wird enormes Potential vorausgesagt sowohl in den klassischen optoelektronischen Bauteilen (wie z.B. Halbleiterlasern) als auch in optischen Bauteilen der näachsten Generation (z.B. Einzelphotonenquellen oder Quellen verschränkter Photonenpaare). Dennoch konnten sich quantenpunktbasierte Halbleiterlaser, abgesehen von einigen wenigen Ausnahmen (QDLaser inc.), im industriellen Maßstab bisher nicht gegen Bauelemente mit höherdimensionalen Quantenfilmen als optisch aktivem Element durchsetzen. Deshalb scheint der Einsatz von Quantenpunkten (QPen) in nichtklassischen Lichtquellen gegenwärtig vielversprechender. Um jedoch solche Bauteile bis zur letztendlichen Marktreife zu bringen, müssen neben der starken Unterdrückung von Multiphotonenemission noch wesentliche Grundvoraussetzungen erfüllt werden: In dieser Arbeit wurden grundlegende Studien durchgeführt, welche insbesondere dem Fortschritt und den Problemen der Effizienz, des elektrischen Betriebs und der Skalierbaren Herstellung der Photonenqullen dienen sollte. Zum Einen wurden hierfür elektrisch betriebene Einzelphotonenquellen basierend auf gekoppelten QP-Mikroresonatoren realisiert und de ren Bauteileffizienz gezielt optimiert, wobei konventionelle selbstorganisierte InAs-QPe als aktives Medium eingesetzt wurden. Für die skalierbare Integration einzelner QPe in Mikroresonatoren wurde des Weiteren das gesteuerte QP-Wachstum auf vorstrukturierten Substraten optimiert und auf diese Art ortskontrollierte QPe in Bauteile integriert. Für die Realisierung hocheffizienter, elektrisch gepumpter inzelphotonenquellen wurde zunächst das Wachstum von binären InAs-QPen im Stranski-Krastanov-Modus optimiert und deren optische Eigenschaften im Detail untersucht. Durch das Einbringen einer Schicht von Siliziumatomen nahe der QP-Schicht konnten die Emitter negativ geladen werden und der helle Trionenzustand der QPe als energetischer Eigenzustand des Systems zur effizienten Extraktion einzelner Photonen ausgenutzt werden. Durch die Integration dieser geladenen QPe in elektrisch kontaktierte, auf Braggspiegel basierte Mikrotürmchen konnten Einzelphotonenquellen realisiert werden, in denen gezielt Licht-Materie- Wechselwirkungseffekte zur Steigerung der Bauteileffizienz ausgenutzt wurden. Basierend auf theoretischen Überlegungen wurde die Schichtstruktur soweit optimiert, dass letztendlich experimentell eine elektrisch gepumpte Einzelphotonenquelle mit einer Photonenemissionsrate von 47 MHz sowie einer zuvor unerreichten Bauteileffizienz von 34 % im Regime der schwachen Licht-Materie-Kopplung demonstriert werden konnte. Da Effekte der Licht-Materie-Wechselwirkung zwischen QP und Resonator neben der spektralen Resonanz ebenfalls von der relativen Position von Resonator und QP zueinander abhängen, ist eine Kombination von positionierten QPen und Bauteilausrichtung nahezu unumg¨anglich für die skalierbare, deterministische Herstellung von Systemen aus perfekt angeordnetem Emitter und Resonator. Deshalb wurden bestehende Konzepte zum geordneten Wachstum von QPen weiterentwickelt: Hierbei wurde geordnetes InAs-QP-Wachstum mit Perioden realisiert, die vergleichbare Abmessungen wie optische Resonatoren aufweisen, also Nukleationsperioden zwischen 500 nm und 4 μm. Durch ein genaues Anpassen der Wachstums- und Prozessbedingungen konnte des Weiteren die Bildung von QP-Molekülen auf den Nukleationsplätzen nahezu unterdrückt beziehungsweise gesteuert werden. Durch eine systematische Optimierung der optischen Eigenschaften der QPe konnten Emitter mit Einzelquantenpunktlinienbreiten um 100 μeV realisiert werden, was eine Grundvoraussetzung zur Studie ausgeprägter Licht-Materie-Wechselwirkungseffekte in Mikroresonatoren darstellt. Letztendlich konnten durch die Integration derartiger QPe in optisch sowie elektrisch betriebene Mikroresonatoren erstmals Bauteile realisiert werden, welche einige der prinzipiellen, an eine Einzelphotonenquelle gestellten Anforderungen erfüllen. Insbesondere konnten deutliche Signaturen der schwachen Licht-Materie-Kopplung einzelner positionierter QPe in photonische Kristallresonatoren, Mikroscheibenresonatoren sowie Mikrotürmchenresonatoren festgestellt werden. Darüberhinaus konnte an einem spektral resonanten System aus einem positionierten QP und der Grundmode eines Mikrotürmchenresonators eindeutig Einzelphotonenemission unter optischer Anregung demonstriert werden. Ebenfalls konnten Mikrotürmchenresonatoren mit integrierten positionierten QPen erstmals elektrisch betrieben werden und somit die Grundvoraussetzung für eine der skalierbaren Herstellung effizienter Einzelphotonenquellen geschaffen werden.