Modulbeschreibung
Photonik IV
Kurzzeichen:
Unterrichtssprache:
ECTS-Credits:
Arbeitsaufwand (h):
Leitidee:
Die Studierenden
- kennen die grundlegenden Unterschiede verschiedener Lichtquellen sowie deren wichtigste Kenngrössen.
- kennen konkrete Lichtquellen und können diese situationsbezogen auswählen und richtig einsetzen.
- kennen die unterschiedlichen lichttechnischen Grössen und können diese richtig einsetzen.
- 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 und verstehen die wichtigsten Schritte zu ihrer Auslegung.
- kennen einige wichtige Laseranwendungen und können die dafür notwendigen photonischen Systeme auslegen.
- kennen den Aufbau und die Funktionsweise ausgewählter optischer Messsysteme.
- können die Grundprinzipien ausgewählter optischer Messverfahren erklären.
- können optische Messsysteme für definierte Messaufgaben auswählen und können ihre Einsatzgrenzen beurteilen.
- können ausgewählte optische Messgeräte anwenden.
- können Methoden zur Qualifizierung optischer Bauelemente anwenden.
- 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.
- 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.
- kennen die Anwendungsbereiche eines gängigen Simulationsprogramms im nicht-sequentiellen Modus und sind in der Lage dieses für die Auslegung, Bewertung und die Optimierung von optischen Systemen einsetzen.
- sind in der Lage anhand von Datenblättern entsprechende optische Komponenten in einem Simulationsprogramm zu implementieren und kennen deren Funktion.
- kennen den wesentlichen Aufbau eines photonischen Systems und entwickeln ein Verständnis für die Implementation in einem Simulationsprogramm.
- können das Simulationstool in einer technischen Problemstellung/Designaufgabe anwenden und selbstständig kleinere Projekte bearbeiten und dokumentieren.
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 vier Teilen statt. Die Kurse Licht- und Lasertechnik, Messtechnik, Praktikum sowie Bildverarbeitung bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während der Unterrichtsphase:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Simulation optischer Systeme eine Projektarbeit bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Simulation optischer Systeme eine Projektarbeit (Gewicht 20%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Licht- und Lasertechnik (Gewicht 15%), Messtechnik (Gewicht 15%), Praktikum (Gewicht 30%) sowie Bildverarbeitung (Gewicht 20%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
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.
Modul- und Lerninhalt:
- Grundlagen der Lichterzeugung
- Messung und Bewertung optischer Strahlung
- Technik der Lichtquellen
- Laserprinzip
- Laserbetrieb
- Laserresonatoren
- Lasermoden
- Gepulste Laser
- Technische Realisierung von Lasern
- Laseranwendungen
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Demonstrationen, Selbststudium
Lehrmittel/-materialien:
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)