Modulbeschreibung

Die Studierenden

• kennen die grundlegenden Unterschiede verschiedener Lichtquellen sowie deren wichtigste Kenngrössen.
• kennen konkrete Lichtquellen wie Glühlampen, Entladungslampen, Laser, LEDs, … und können diese situationsbezogen auswählen und richtig einsetzen. 
• kennen die unterschiedlichen lichttechnischen (radiometrischen und photometrischen) Grössen und können diese richtig einsetzen.
• kennen die Grundlagen der Bewertung von Licht und Farbe und können die Farbwiedergabequalität des Lichtes beurteilen.
• können Beleuchtungskonzepte auswählen und aufbauen.
• verstehen das Funktionsprinzip eines Lasers und die zugrundeliegenden physikalischen Konzepte.
• kennen die besonderen Eigenschaften von Laserlicht und wissen diese für photonische Systeme nutzbringend einzusetzen.
• kennen die Konzepte der bedeutendsten Lasertypen mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen und verstehen die wichtigsten Schritte zu ihrer Auslegung.
• kennen einige wichtige Laseranwendungen und können die dafür notwendigen photonischen Systeme in ihren Grundzügen auslegen. 

• Grundlagen der Lichterzeugung
• Messung und Bewertung optischer Strahlung
• Technik der Lichtquellen
• Laserprinzip
• Laserbetrieb
• Laserresonatoren
• Lasermoden
• Gepulste Laser
• Technische Realisierung von Lasern
• Laseranwendungen

Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung gemeinsam mit den Kursen Messtechnik, Praktikum sowie Packaging statt.

Vorlesung, Übungen, Demonstrationen, Selbststudium

Hentschel: Licht und Beleuchtung;
Hans Rudolf Ries: Beleuchtungstechnik für Praktiker: VDE-Verlag;
Siegfried Banda: Lichttechnische Berechnungen (Reihe Technik);
Lange: Handbuch für Beleuchtung, Verlag ecomed;

Rainer Dohlus: Lasertechnik, De Gruyter (2015)
Hans Joachim Eichler, Jürgen Eichler: Laser, Springer Vieweg (2015)
Wulfhard Lange: Einführung in die Laserphysik, Wissenschaftliche Buchgesellschaft (1994)
Helmut Hügel, Thomas Graf: Laser in der Fertigung, Springer Vieweg (2014)
N. Leibinger-Kammüller (Hrsg.): Werkzeug Laser, Vogel Buchverlag (2006)

Die Studierenden

• kennen den Aufbau und die Funktionsweise ausgewählter optischer Messsysteme.
• 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.

Funktionsprinzip, Eigenschaften, Anwendung und Rückführung folgender optischen Messverfahren:

• Chromatische Weisslichtsensoren
• Fokusvariationsverfahren
• Weisslichtinterferometer
• Streulichtverfahren
• Autofokussensoren
• Lichtschnittverfahren und Lasertriangulation
• Streifenprojektionssysteme
• Fotogrammetrie
• Speckleverfahren
• Laserinterferometer und Laserscanner
• Laser-Mikroskopie (Konfokal, STED, Raman, opt. Pinzette)
• Lasertracker und Lasertracer
• Verifikation geometrischer Eigenschaften von optischen und anderen Bauteilen 

Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Licht- und Lasertechnik, Praktikum sowie Packaging statt.

Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium

diverse Fachliteratur

Die Studierenden

• kennen die grundlegende Methodik zur Berechnung von zufälligen und systematischen Messabweichungen mittels statistischer Methoden und Regressionsverfahren.
• können selbstständig praktische Arbeiten an photonischen und mikrotechnischen Fragestellungen im Labor durchführen. 
• können Messergebnisse nachvollziehbar protokollieren, Daten auswerten und Messunsicherheiten berechnen.
• können Messergebnisse bewerten und daraus sinnvolle Schlussfolgerungen ziehen.
• sind mit dem Führen eines Laborjournals vertraut und können einen technischen Bericht verfassen.

Praktika aus dem Bereich der Messtechnik wie z.B. 

• Bestimmung dimensioneller und geometrischer Merkmale
• Chromatische und interferometrische Messverfahren
• Streifenprojektion und Fotogrammetrie

Praktika aus dem Bereich Dünnschichten / Wellenleiter wie z.B. 

• Charakterisierung dünner Schichten: Reflexion, Transmission, Brechungsindex, Dicke, Single-/Multilayer
• Faseroptik: NA, Dämpfung, Handling

Praktika aus dem Bereich Licht- und Lasertechnik wie z.B. 

• Charakterisierung unterschiedlicher Lichtquellen
• Aufbau eines Lasers: Pumpe, Resonator, SHG
• Photoeffekt

Praktika aus dem Bereich Mikrotechnik wie z.B. 

• Mikroskopie
• Schichtdickenmessung
• Messung von Dünnschichtwiderständen

Praktika aus dem Bereich Bildverarbeitung wie z.B. 

• Bildaufnahmetechnik
• Objekt- und Lageerkennung
• Objektklassifikation (klassisch vs. Maschinelles Lernen)

Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Licht- und Lasertechnik, Messtechnik sowie Packaging  statt.

Praktikum

Praktikumsbeschreibungen

Die Studierenden

• kennen unterschiedliche Packaging-Konzepte und können diese anwenden.
• können für unterschiedliche Anwendungsfälle spezifische Packaging-Lösungen vorschlagen.
• kennen die unterschiedlichen Prozessschritte im Packaging.
• kennen typische Standard-Lösungen.

Grundlegende Aspekte

• Packaging-Design
• Systemaspekt im MEMS-Packaging

Packaging-Konzepte

• Standard-(Elektronik-)Packaging
• Chiplevel-Packaging
• Wafer-Level-Packaging
• Multi-Chip-Konzepte

Packaging-Prozesse

• Waferdünnen, inkl. CMP
• Chip-Vereinzelung
• Anbindungsverfahren
• Materialauftragende Verfahren, inkl. Drucktechniken
• Waferbonden
• Verkapselung

Packaging-Materialien
Packaging-Anwendungen
Produktionsaspekte

• Ausbeute
• Zuverlässigkeit
• Testverfahren

Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Aktuelle Themen aus Forschung und Industrie sowie Messverfahren der Mikrotechnik statt.

Vorlesung, Übung, Selbststudium

Die Unterrichtssprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind zum Teil auf Englisch.

Die Studierenden

• können systematisch MEMS entwerfen.
• können die Funktion von MEMS in elektromechanischen Ersatzschaltungen abbilden und simulieren.
• können einfache FEM-Simulationen durchführen.
• können ein MEMS Device in einem FE-Modell abbilden, die Funktion simulieren, analysieren und notwendige Anpassungen an Device und Herstellungsprozess ableiten.

• Grundlagen MEMS Modellierung
• Systematik des MEMS Entwurfs
• Elektromechanische Ersatzschaltbilder
• Lumped-Parameter Methode zur Simulation von MEMS
• Einführung in die Modellierung und Simulation von Mikrosystemen mit der Finite-Elemente-Methode 
• Projekt: MEMS Modellierung 

 Während des Semesters wird eine Projektarbeit bewertet.

Vorlesung, Übungen, Selbststudium, Projektarbeit

Jones/Nenadic, Electromechanics and MEMS, Cambridge University Press, 2013