Modulbeschreibung
Mikrotechnik III
Kurzzeichen:
Unterrichtssprache:
ECTS-Credits:
Arbeitsaufwand (h):
Leitidee:
Die Studierenden
- können die Materialeigenschaften von Festkörpern korrekt beschreiben.
- kennen die wesentlichen Aktorprinzipien der MST.
- können MEMS-Aktoren auslegen.
- können ein mikrosystemtechnisches Projekt korrekt und selbständig vom Anfang bis zum Ende abwickeln.
- können wesentlichen Prozessschritte im Reinraum selbst durchführen.
- können Prozesszusammenhänge erkennen.
- können systematisch MEMS entwerfen.
- kennen die wichtigsten Materialien und biologischen Moleküle, sowie die grundlegenden Analyse- und Messverfahren in den Life Science.
- verstehen anhand ausgewählter Beispiele, wie Analyse- und Messsysteme mikrotechnisch (als MEMS) umgesetzt und in den Life Science angewendet werden.
- kennen Lab-on-Chip Konzepte mit Mikrofluidik-Komponenten, Biochemische Sensoren und Beispiele von Systemen in Medizintechnik und Diagnostik.
- können die im Modul Mikrotechnik III gelernten Technologien im Gebiet der Life Science anwenden.
- verstehen, welche entscheidende Rolle „Oberflächen und Grenzflächen“ in den Life Science spielen.
- verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern, können die Entstehung von Wellenleitermoden erklären und die wichtigsten Wellenleiterparameter berechnen.
- kennen mikrotechnische Verfahren zur Herstellung integriert-optischer Wellenleiter, sowie die wichtigsten Grundbausteine integriert optischer Schaltungen.
- kennen integriert optische Bauelemente für Anwendungen in der Sensorik und für den Einsatz im Bereich der optischen Telekommunikation.
- kennen Design und Funktion grundlegender mikrooptischer Komponenten sowie die dazu notwendigen mikrotechnischen Fertigungstechnologien.
- kennen die grundlegenden Konzepte zur Realisierung optischer Vergütungsschichten und können einfache AR-, HR- und Filtersysteme auslegen.
- kennen die relevanten Beschichtungsverfahren und können deren Einfluss auf die Schichteigenschaften beurteilen.
- kennen die verschiedenen Kenngrössen sowie Schadens-mechanismen und können Brechzahl, Schichtdicken und Spektralcharakteristik von Beschichtungen messen.
- können Verstärkertypen bewerten und kombinieren.
- können den Verzerrungsgehalt erläutern und berechnen.
- können Oszillatoren erläutern, simulieren und auslegen.
- können Grundtypen der AD/DA-Wandler angeben und erläutern.
- können Verstärkerschaltungen auslegen und simulieren.
- können Schaltungsschemas in konkrete Schaltungslayouts überführen und in Betrieb nehmen.
- können Logikgrundschaltungen entwerfen.
- können kombinatorische Schaltungen entwerfen.
- können sequentielle Schaltungen entwerfen.
Modulverantwortung:
Lehrpersonen:
Standort (angeboten):
Vorausgesetzte Module:
Modultyp:
Modulbewertung:
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Modulschlussprüfung:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Mikrotechnik für die Optik, MEMS-Aktoren sowie Sensorelektronik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während der Unterrichtsphase:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs MEMS-Aktoren ein Praktikum mittels Bericht bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Sensorelektronik eine Projektarbeit mit einer Präsentation bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Design mikrotechnischer Systeme eine Zwischenprüfung und ein Projekt bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs MEMS-Aktoren ein Praktikum mittels Bericht (Gewicht 12%) bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Sensorelektronik eine Projektarbeit mit einer Präsentation (Gewicht 8%) bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Design mikrotechnischer Systeme eine Zwischenprüfung (Gewicht 9%) und ein Projekt (Gewicht 8%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Mikrotechnik für die Optik (Gewicht 33%), MEMS-Aktoren (Gewicht 22%) sowie Sensorelektronik (Gewicht 8%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
Die Studierenden
- verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern, können die Entstehung von Wellenleitermoden erklären und die wichtigsten Wellenleiterparameter berechnen.
- kennen mikrotechnische Verfahren zur Herstellung integriert-optischer Wellenleiter, sowie die wichtigsten Grundbausteine integriert optischer Schaltungen.
- kennen integriert optische Bauelemente für Anwendungen in der Sensorik und für den Einsatz im Bereich der optischen Telekommunikation.
- kennen Design und Funktion grundlegender mikrooptischer Komponenten sowie die dazu notwendigen mikrotechnischen Fertigungstechnologien.
- kennen die grundlegenden Konzepte zur Realisierung optischer Vergütungsschichten und können einfache AR-, HR- und Filtersysteme auslegen.
- kennen die relevanten Beschichtungsverfahren und können deren Einfluss auf die Schichteigenschaften beurteilen.
- kennen die verschiedenen Kenngrössen sowie Schadens-mechanismen und können Brechzahl, Schichtdicken und Spektralcharakteristik von Beschichtungen messen.
Modul- und Lerninhalt:
Integriert-optische (IO) Wellenleiter:
- Moden & Feldverteilungen im Schichtwellenleiter
- Moden in 3D Wellenleitern, V-Parameter, Prismenkopplung
- Fasertypen und Herstellverfahren
- Bauformen und Herstellverfahren von IO-Wellenleitern
- Grundkomponenten integriert-optischer Schaltungen
- Intrinsische und extrinsische Wellenleiterdämpfung
- Anwendung integrierter Wellenleiter in der Sensorik sowie im Bereich der optischen Telekommunikation
Mikrooptik:
- Funktion refraktiver Mikrooptiken und deren Herstellverfahren
- Funktion diffraktiver Mikrooptiken und deren Herstellverfahren
- Einsatzgebiete mikrooptischer Elemente
Packagingaspekte für mikro- und integriert optische Elemente:
- Wellenleiter-Faser-Kopplung (aktives/passives Alignment; Wellenleiter-Faser-Stecker)
- Pigtailing von Laserdioden (Mikrolinsen, getaperte Wellenleiter)
Optische Dünnschichttechnologie
- Anwendungsbereiche und Materialsysteme
- Grundkonzepte optischer Multilayer (Viertelwellenschichten, Äquivalenzbrechungsindex, AR-, HR, Filter-Schichten)
- Schichtherstellung (PVD, CVD & ALD Verfahren für die optische Dünnschichttechnologie)
- Schadensmechanismen in optischen Schichten
- Charakterisierungsverfahren (Reflektometrie sowie Spektrale Transmissions-, Reflektions- und Absorptionsmessung)
- Anwendungsbeispiele: XUV & EUV-Spiegel für die Lithographie und Beschichtungsanwendungen für MOEMS
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Simulationsübungen, Studentenvorträge
Lehrmittel/-materialien:
Skript;
J. Jahns: Photonik: Grundlagen, Komponenten und Systeme
MacLeod, Thin Film Optical Filters
Software: OpenFilters