Modulbeschreibung

Photonik IV

ECTS-Punkte:
10
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.
     

Kurse in diesem Modul

Waveguides and MicroOptics:

Konzept dielektrischer Wellenleiter (WL)

  • Moden & Feldverteilungen im Schichtwellenleiter
  • Optische Kopplung in WL: Prismenkopplung & Wellenleiterkopplung

Glasfasern:

  • Faserkonzept / Stufenindexfasern / Gradientenindexfasern
  • Ausbreitungskonstante / V-Parameter / Modenzahl…
  • Singlemodefasern / Multimodefasern / evt. PM-Fasern
  • Glasfaserherstellung incl. POF (polymer optical fibers)
  • Dämpfung und Dispersion in Wellenleitern
  • Anwendungen von Singlemodefasern (Telekom, evanecent field, …)
  • Anwendungen von Multimodefasern & Faserbündel (Beleuchtung, SPDIF, Messköpfe, …)

Mikrooptik:

  • miniaturisierte optische Elemente: ROEs und DOEs (Eigenschaften / Typen)
  • Einsatzgebiete mikrooptischer Elemente

Optical Packaging:

  • Anwendungsbeispiel Faserpigtail
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Optikkonstruktion:

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
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Photonikpraktikum II:
  • 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
Blockkurs mit 4 Lektionen pro Woche
Optische Messtechnik:

Abbildende optische Messsysteme:

  • Profilprojektor
  • Autokollimator
  • Fokusvariationsverfahren

Lichttechnik:

  • Konfokalmikroskopie
  • Streulichtverfahren

Triangulation:

  • Prinzip der Triangulation
  • Punktsensoren, Liniensensoren
  • Streifenprojektionssysteme
  • Bildkorrelation
  • Deflektometrie
  • Fotogrammetrie

Interferenzverfahren:

  • Nutzung von Interferenzeffekten
  • Laserinterferometer, Weisslicht – Interferometer
  • Prüfung optischer Elemente
  • Holografie
  • Speckle
Blockkurs mit 2 Lektionen pro Woche
Bildverarbeitung:

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
Blockkurs mit 2 Lektionen pro Woche
Disclaimer

Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.