Modulbeschreibung

Photonik IV

ECTS-Punkte:
10
Lernziele:

Die Studierenden

  • kennen die Grundlagen der direkten Lichtintensitätsmodulation (IM/DD), können einfache Modulatoren/Demodulatoren entwerfen und einfache Kommunikationsstrecken dimensionieren.
  • verstehen die mit der IM/DD Modulationsverfahren verbundenen Problematiken und können einfache entgegenwirkende Schaltungen entwerfen.
  • verstehen das Konzept von Subcarrier Modulationen (SCM).
  • kennen die wichtigsten in der Lichtkommunikation angewandten analogen und digitalen Modulationsverfahren für SCM Anwendungen.
  • kennen die wichtigsten in der Lichtkommunikation angewandten Multiplexverfahren und können das Funktionsprinzip erläutern und erklären.
  • kennen die Grundlagen der direkten Phasen-, Polarisations- und Intensitätsmodulation.
  • 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:

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
 

Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Kommunikationsverfahren für optische Übertragungssysteme:
  • Lichtmodulationsverfahren und Dimensionierung von Kommunikationsstrecken
  • AM, FM, PM und digitale Modulationsverfahren
  • Spezielle Modulatoren, Demodulatoren (z.B. PLL)
  • FDM, OFDM, CDM, WDM
     
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:

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
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.