Modulbeschreibung
Photonik IV
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen opto-mechanische Konstruktionskonzepte für photonische Systeme.
- können opto-mechanische Konstruktionskonzepte an einfachen Beispielen anwenden.
- kennen die wichtigsten opto-mechanischen Montagekonzepte.
- können normgerechte technische Zeichnungen optischer Elemente und Systeme inkl. aller fertigungs- und montagetechnischen Toleranzangaben lesen und interpretieren.
- können normgerechte technische Zeichnungen optischer Elemente und Systeme inkl. aller fertigungs- und montagetechnischen Toleranzangaben erstellen.
- verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern, können die Entstehung von Wellenleitermoden erklären und können die wichtigsten Wellenleiterparameter berechnen.
- kennen Herstellverfahren von Glasfasern, kennt Verlustmechanismen und Dispersionsmechanismen in optischen Wellenleitern und können einfache Lossbudgets aufstellen.
- kennen ausgewählte Anwendungen aus dem Bereich der Telekommunikation, Sensorik und Beleuchtungstechnik.
- kennen das Portfolio an mikrooptischen Elementen (DOEs / ROEs), können deren Einsatzmöglichkeiten beurteilen und in die Auslegung photonischer Systeme einbeziehen.
- kennen die wichtigsten Technologien des Second-Order-Packagings optoelektronischer Komponenten und deren Herausforderungen - Speziell: „Packagingaspekte von HL-Laserdioden".
- kennen den Aufbau grundlegender optischer Messysteme (abbildende Systeme, Mikroskope, Triangulation, Interferenzverfahren).
- können die Grundprinzipien wichtiger optischer Messverfahren erklären.
- können optische Messsysteme für definierte Messaufgaben zweckmässig auswählen.
- können ausgewählte optische Messgeräte anwenden.
- kennen Methoden zur Qualifizierung optischer Bauelemente.
- kennent den gesamten Prozessablauf bei der Bildverarbeitung: Beleuchtung, Detektion (Bildaufnahme), Signalverarbeitung, Segmentierung, Objekterkennung, Klassifikation.
- können Bildverarbeitungssysteme für unterschiedliche Anwendungen konzipieren und aufbauen.
- können Automatisierungsprozesse mit optischen Komponenten konzipieren und aufbauen und optische Sensoren in ein Produktionsumfeld integrieren.
- kennen typische Anwendungsfelder der industriellen Bildverarbeitung.
- verfügen über praktische Erfahrung bei der Charakterisierung von optischen Dünnschichten.
- verfügen über praktische Erfahrung beim Aufbau und der Charakterisierung eines Lasers.
- haben verschiedene optische Messgeräte für die Geometrieerfassung von Bauteilen eingesetzt und verfügen über Erfahrung beim Einsatz unterschiedlicher Mikroskopieverfahren.
- haben praktische Erfahrungen im Bereich der Bildverarbeitung gesammelt, können unterschiedliche Konzepte im Bereich der Bildaquisition anwenden und Automatisierungsaufgaben lösen.
- sind mit dem Führen eines Laborjournals vertraut und können einen technischen Bericht verfassen.
Verantwortliche Person:
Telefon/EMail:
Standort (angeboten):
Fachbereiche:
Vorausgesetzte Module:
Modultyp:
ECTS-Punkte pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Optische Messtechnik, Bildverarbeitung sowie Photonikpraktikum II bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird in den Kursen Optikkonstruktion und Waveguides & MicroOptics je eine Prüfung geschrieben.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird in den Kursen Optikkonstruktion und Waveguides & MicroOptics je eine Prüfung (Gewicht je 20%) geschrieben.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Optische Messtechnik (Gewicht 20%), Bildverarbeitung (Gewicht 20%) sowie Photonikpraktikum II (Gewicht 20%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
Kurse in diesem Modul
Waveguides and MicroOptics
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern, können die Entstehung von Wellenleitermoden erklären und können die wichtigsten Wellenleiterparameter berechnen.
- kennen Herstellverfahren von Glasfasern, kennen Verlustmechanismen und Dispersionsmechanismen in optischen Wellenleitern und können einfache Lossbudgets aufstellen.
- kennen ausgewählte Anwendungen aus dem Bereich der Telekommunikation, Sensorik und Beleuchtungstechnik.
- kennen das Portfolio an mikrooptischen Elementen (DOEs / ROEs), können deren Einsatzmöglichkeiten beurteilen und in die Auslegung photonischer Systeme einbeziehen.
- kennen wichtige Packagingaspekte optoelektronischer Komponenten - Speziell: „Pigtailing von HL-Laserdioden".
Plan und Lerninhalt:
Lichtführung in planaren Wellenleitern:
- Moden & Feldverteilungen im Schichtwellenleiter
- Lichtkopplung in Wellenleitern
Glasfasern:
- Faserkonzept / Stufenindexfasern / Gradientenindexfasern
- Fasermoden / V-Parameter / Modenzahl…
- Singlemodefasern / Multimodefasern / PM-Fasern
- Glasfaserherstellung incl. POF (polymer optical fibers)
- Stecker und Spleissverbinder
Dämpfung und Dispersion
Anwendungen von Glasfasern:
- optisch Telekom
- Fasersensorik
- Faserbündel und Bildleiter
Mikrooptik:
- miniaturisierte optische Elemente: ROEs und DOEs
- Einsatzgebiete mikrooptischer Elemente
Miniprojekt: Pigtailing von LD
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Studentenvorträge
Bibliographie:
J. Jahns: Photonik: Grundlagen, Komponenten und Systeme
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Optikkonstruktion
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen opto-mechanische Konstruktionskonzepte für photonische Systeme.
- können opto-mechanische Konstruktionskonzepte an einfachen Beispielen anwenden.
- kennen die wichtigsten opto-mechanischen Montagekonzepte.
- können normgerechte technische Zeichnungen optischer Elemente und Systeme inkl. aller fertigungs- und montagetechnischen Toleranzangaben lesen und interpretieren.
- können normgerechte technische Zeichnungen optischer Elemente und Systeme inkl. aller fertigungs- und montagetechnischen Toleranzangaben erstellen.
Plan und Lerninhalt:
Grundlagen der Optikkonstruktion
- Einführung in die Optikkonstruktion
- Optische Grundlagen und Herstellungsfehler
- Ausrichtung und Positionierung von optischen Komponenten
Technisches Zeichnen
- Normgerechtes Zeichnen, Spezifizieren und Tolerieren von optischen Komponenten und Baugruppen
Design Prinzipien der Optikkonstruktion
- Mechanische Aspekte der Optikkonstruktion
- Thermische Aspekte der Optikkonstruktion
- Kinematische Aspekte der Optikkonstruktion
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Selbststudium
Bibliographie:
K. J. Kasunic: Optomechanical Systems Engineering
DIN-Taschenbuch 304, Beuth (2014)
Ergänzende Literatur:
A. Ahmad: Handbook of optomechanical engineering
P. Yoder: Opto-Mechanical Systems Design
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Unterrichtssprache ist Deutsch, Unterlagen teilweise in Englisch
Photonikpraktikum II
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verfügen über praktische Erfahrung bei der Charakterisierung von optischen Dünnschichten.
- verfügen über praktische Erfahrung beim Aufbau und der Charakterisierung eines Lasers.
- haben verschiedene optische Messgeräte für die Geometrieerfassung von Bauteilen eingesetzt und verfügen über Erfahrung beim Einsatz unterschiedlicher Mikroskopieverfahren.
- haben praktische Erfahrungen im Bereich der Bildverarbeitung gesammelt, können unterschiedliche Konzepte im Bereich der Bildaquisition anwenden und Automatisierungsaufgaben lösen.
- sind mit dem Führen eines Laborjournals vertraut und können einen technischen Bericht verfassen.
Plan und Lerninhalt:
- Charakterisierung dünner Schichten: Reflexion, Transmission, Brechungsindex, Dicke, Single-/Multilayer
- Aufbau eines Lasers: Pumpe, Resonator, SHG, Q-Switch
- Faseroptik: NA, Dämpfung, Handling
- Taktile vs. optische Messverfahren zur Geometriebestimmung, Rückführung
- Holographische und interferometrische Messverfahren
- Vermessung optischer Elemente
- Lasertriangulation und Streifenprojektion
- Versuche: Stereo, Lichtfeld, Bildkorrelation
- Beleuchtungstechnik: Durch- / Auflicht, Dunkel- / Hellfeld, Quellen
- Bildaufnahmetechnik
- Objekt und Lageerkennung
- Mikroskopie mit verschiedenen Kontrastverfahren
- Exkursion zu einer Firma aus dem Bereich Laserbearbeitung oder einem anderen Gebiet
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Optische Messtechnik sowie Bildverarbeitung statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Praktikum
Bibliographie:
Praktikumsbeschreibungen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Der Kurs findet in den letzten 7 Wochen des Semesters à 8 Lektionen statt.
Optische Messtechnik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen den Aufbau grundlegender optischer Messsysteme (abbildende Systeme, Mikroskope, Triangulation, Interferenzverfahren).
- können die Grundprinzipien ausgewählter optischer Messverfahren erklären.
- können optische Messsysteme für definierte Messaufgaben zweckmässig auswählen und können ihre Einsatzgrenzen beurteilen.
- können ausgewählte optische Messgeräte anwenden.
- können Methoden zur Qualifizierung optischer Bauelemente anwenden.
Plan und Lerninhalt:
Funktionsprinzip, Eigenschaften, Anwendung und Rückführung folgender optischen Messverfahren:
- Chromatische Weisslichtsensoren
- Fokusvariationsverfahren
- Weisslichtinterferometer
- Optische Kohärenztomographie
- Streulichtverfahren
- Autofokussensoren
- Lichtschnittverfahren und Lasertriangulation
- Streifenprojektionssysteme
- Fotogrammetrie
- Speckle
- Laserinterferometer und Laserscanner
- Lasertracker und Lasertracer
- Verifikation geometrischer Eigenschaften von optischen und anderen Bauteilen
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Bildverarbeitung sowie Photonikpraktikum II statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium
Bibliographie:
diverse Fachliteratur
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Der Kurs findet in den ersten 7 Wochen des Semesters à 4 Lektionen statt.
Bildverarbeitung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen den gesamten Prozessablauf bei der Bildverarbeitung: Beleuchtung, Detektion (Bildaufnahme), Signalverarbeitung, Segmentierung, Objekterkennung, Klassifikation.
- können Bildverarbeitungssysteme für unterschiedliche Anwendungen konzipieren und aufbauen.
- können Automatisierungsprozesse mit optischen Komponenten konzipieren und aufbauen und optische Sensoren in ein Produktionsumfeld integrieren.
- kennen typische Anwendungsfelder der industriellen Bildverarbeitung.
Plan und Lerninhalt:
Bildakquisition (Bildaufnahmetechnik)
- Beleuchtung
- Optik
- Kameratechnik
- Echtzeitsteuerung und -verarbeitung
Grundlagen der Bildverarbeitung
- Bilder und statistische Merkmale
- Methoden der Bildverbesserung (Glättungsfilter, morphologische Operationen)
- Objekterkennung über Kantendetektion (Gradientenfilter, Hough Transformation), über Regionen und Oberfläche (Textur)
- Klassifikation
Exemplarische Anwendungen
- Positions- und Lageerkennung
- Vermessung
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Optische Messtechnik, sowie Photonikpraktikum II statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium
Bibliographie:
R. Gonzales et. al.: Digital Image Processing using Matlab
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Der Kurs findet in den ersten 7 Wochen des Semesters à 4 Lektionen statt.