Modulbeschreibung

Photonik III

ECTS-Punkte:
10
Lernziele:

Die Studierenden

  • können grundsätzliche Funktionsprinzipien von Sensoren und Aktoren verstehen und erklären.
  • können Sensor-Aktor-Prinzipien in Mikrosystemen identifizieren.
  • können geeignete MEMS-Sensoren und -Aktoren in Mikrosystemen einsetzen.
  • können MEMS-Sensoren und -Aktoren entwerfen.
  • können die Materialeigenschaften von Festkörpern korrekt beschreiben.
  • verstehen die Grundlagen der Lichtführung in dielektrischen Wellenleitern.
  • kennen den Aufbau und die Funktion von Glasfasern sowie mikrotechnisch gefertigte integriert-optische Wellenleiter.
  • können Loss Budgets und Dispersionsverhalten in Wellenleitern berechnen.
  • kennen die Anwendungen von Wellenleitern in der Sensorik und in der optischen Telekommunikation.
  • kennen Design, Funktion und Fertigungstechnologien mikrooptischer Komponenten.
  • kennen die grundlegenden Konzepte zur Realisierung optischer Vergütungsschichten.
  • können einfache AR-, HR- und Filtersysteme auslegen und simulieren.
  • können die wichtigsten Konzepte zur Elimination parasitärer Effekte in Sensorsignalen benennen und prinzipiell erklären.
  • können die wichtigsten integrierten Schaltungsblöcke der Sensor-Signalverarbeitungskette in Schaltungen identifizieren und können deren Funktion beschreiben.
  • können die Funktionsweise wichtiger AD/DA-Wandler prinzipiell beschreiben und AD/DA-Wandler anforderungsgerecht einsetzen.
  • können Logikschaltungen und Mixed-Signal-Schaltungen sensorspezifisch entwerfen.
  • können Sensoren betreiben und auslesen, sowie Sensorelektronik entwerfen, realisieren, in Betrieb nehmen und Signale entlang der Verarbeitungskette messen, analysieren und bewerten.
  • haben praktische Erfahrungen im Bereich geometrische Optik gesammelt, insbesondere beim Einsatz von optischen Grundelementen und beim Aufbau von einfachen Freistrahloptiken.
  • verfügen über praktische Erfahrungen beim Einsatz von Mikroskopen. 
  • haben praktische Erfahrung im Bereich Wellenoptik gesammelt, insbesondere auf den Gebieten Beugung, Interferometrie und Polarimetrie.
  • sind mit dem Führen eines Laborjournals vertraut und können technische Berichte verfassen.

Kurse in diesem Modul

Sensoren und Aktoren:
  • Grundlagen MEMS Sensoren und Aktoren
  • Sensorprinzipien mit Beispielen (kapazitiv, induktiv, optisch, thermisch, Time-of-Flight, resonant, resistiv, piezoresistiv) 
  • Sensitivität und totales Differential 
  • Einführung Tensoren und Silizium als mechanisches Material 
  • Aktorprinzipien mit Beispielen (kapazitiv, magnetisch, thermisch, piezoelektrisch) 
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
Photonische Mikrosysteme:

Glasfaser und Wellenleiter:

  • Moden im Schichtwellenleiter, V-Parameter, Prismenkopplung
  • Fasertypen und Herstellverfahren
  • Bauformen und Herstellverfahren von IO-Wellenleitern 
  • Wellenleiterdämpfung und Dispersion
  • Wellenleiter in Sensorik und optischer Telekommunikation


Mikrooptik:

  • Refraktive und diffraktive Mikrooptiken
  • Einsatzgebiete mikrooptischer Elemente


Optische Dünnschichten

  • Anwendungsbereiche, Materialsysteme und Herstellverfahren
  • Viertelwellenschichten, Äquivalenzbrechungsindex
  • Auslegung von AR-, HR und Filter-Schichten
  • Simulation von AR-, HR und Filter-Schichten mit Openfilters 
  • Projektarbeit Dünnschichtsimulation
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
Sensorelektronik:
  • Sensortypen und Elimination parasitärer Effekte 
  • Sensor-Signalverarbeitungskette und deren Schaltungsblöcke 
  • Analog-Digital-Wandler, Digital-Analog-Wandler 
  • Rauschen entlang der Signalverarbeitungskette 
  • Logik- und Mixed-Signal-Grundschaltungen: Selbststudium 
  • Projektarbeit Sensor und Signalverarbeitung
Blockkurs mit 2 Lektionen pro Woche
Photonikpraktikum:
  • Mikroskopie
  • Abbildenden Optiken
  • Interferometrie
  • Polarisation
  • Beugung
Blockkurs mit 2 Lektionen pro Woche
Disclaimer

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