Light emission and detection are basic processes at the core of applications in optics and photonics, such as lighting, sensing and telecom. Despite extensive work on the design of light-matter interfaces, the exchange of electromagnetic radiation with matter is still a challenge. Here, we show how subwavelength interlayers can lead to light outcoupling efficiencies approaching 100% in combination with strong directional emission, specifically from materials with a large refractive index. We also highlight potentials for enhanced light detection and control, via structural reciprocity. Our findings are particularly relevant for semiconductor-based nanophotonic devices, which typically suffer from a large mismatch with respect to free-space and guided modes.

Eine hohe Effizienz in der Materialbereitstellung stellt für Hochlohnländer einen wichtigen Erfolgsfaktor für den wirtschaftlichen Betrieb dar, wobei Routenzugsysteme eine weit-verbreitete Lösung in der betrieblichen Praxis sind. Aufgrund zahlreicher Konfigurationsmöglichkeiten, Interdependenzen der Systemparameter und unbekannter Wirkbeziehungen zwischen Planungsentscheidungen und -ergebnissen stellt die Planung von Routenzugsystemen Planer vor die Herausforderung einer hohen Planungskomplexität. In den meisten Fällen erfolgt die Planung von Routenzugsystemen in der betrieblichen Praxis manuell und basiert auf der individuellen Erfahrung der Planer. Bestehende Planungsverfahren bieten entweder nicht genügend Unterstützung, um dem Planer eine systematische und zielorientierte Erstellung einer nachweislich guten Systemkonfiguration zu ermöglichen, oder sie sind in ihrem Anwendungsbereich so eingeschränkt, dass sie nur einzelne Teilprobleme der Planung und festgelegte Rahmenbedingungen im Einsatzszenario abdecken. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung eines Planungsverfahrens, in welchem die Systemkonfiguration eines Routenzugsystems automatisch bestimmt wird. Hierfür wird ein Planungs- und Bewertungsmodell entwickelt, in welchem die Entscheidungen der Technikauswahl, der Haltepunkt- und Routenplanung sowie die Zuständigkeit für Prozesse an der Quelle und den Senken der Materialflüsse und die Tourenstartstrategie durch den Einsatz eines Genetischen Algorithmus simultan und automatisch getroffen werden. Hervorzuheben ist, dass das Planungsverfahren in der Breite der möglichen Einsatzszenarien und der Anzahl der berücksichtigten Teilprobleme den bestehenden Verfahren überlegen ist. Zudem zeigt das Planungsverfahren eine neue Methodik der Routenplanung für Routenzugsysteme, welche Wenderestriktionen im Layout eines Einsatzbereiches berücksichtigt. Mit dem entwickelten Verfahren werden unterschiedliche Planungsergebnisse für zwei Beispielszenarien entwickelt und mit Planungsergebnissen einer manuellen Planung durch Planungsexperten verglichen. Der Vergleich zeigt, dass mit der Anwendung des entwickelten Verfahrens stets gute, oftmals bessere Ergebnisse geplant werden als mit einer erfahrungs-basierten manuellen Planung. Das Planungsverfahren ermöglicht es Unternehmen erstmals, unabhängig von bestehender Erfahrung, selbstständig gute Systemkonfigurationen für Routenzugsysteme zu planen. Zusätzlich kann eine höhere Effizienz in der Planung und Anpassungsfähigkeit des Routenzugsystems erreicht werden, als in heute üblichen Planungsansätzen.

This research report was prepared as part of the project Local Development for the Inclusion of People in Vulnerable Situations (LOCDEV). The report draws on an empirical analysis of Ghana’s National Medium-Term Development Policy Framework 2022–2025 and 33 municipal and district development plans, as well as survey data and group discussions with local planning actors and social welfare officials. It examines the extent to which the country’s medium-term development planning system provides opportunities for a systematic mainstreaming of the rights and needs of people in vulnerable situations into local development processes. The report presents findings on the structures, processes, and practices through which vulnerability is addressed within local planning. It concentrates on group–specific aspects of vulnerability, as reflected in planning documents, including childhood, youth, old age, gender, disability, and mental health. Both the substantive treatment of these issues and their institutional integration within planning structures and processes are examined. Findings suggest that despite uniform national planning guidelines, local planning practices exhibit a variety of approaches and patterns for addressing these issues. This variation indicates, on the one hand, a degree of discretion that local governments can exercise. On the other hand, it reveals opportunities for peer exchange and collective learning to strengthen vulnerability-responsive local development planning. Therefore, the report also aims to encourage the development of peer exchange and collective learning processes on vulnerability-responsive planning among local government stakeholders.