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Wahlfach Angewandte Optik. Angewandte Optik Materialbearbeitung Biosensorik Photonik.

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Präsentation zum Thema: "Wahlfach Angewandte Optik. Angewandte Optik Materialbearbeitung Biosensorik Photonik."—  Präsentation transkript:

1 Wahlfach Angewandte Optik

2 Angewandte Optik Materialbearbeitung Biosensorik Photonik

3 Ziel und Aufbau des Wahlfaches Ziel des Wahlfaches Physikalischen Grundlagen zum Verständnis moderner Zweige der angewandten Optik Vermittlung experimenteller Fähigkeiten in drei angewandten Vertiefungsrichtungen, Praktikum, Projektarbeiten, Diplomarbeiten Inhaltlicher Aufbau Grundlagenteil, 10 Wochen Vertiefungs- richtung I: Optische Biosensorik Vertiefungs- richtung II: Faseroptische Sensorik und Messtechnik Vertiefungs- richtung III: Materialbearbeitung mit Hoch- leistungslasern

4 Vertiefung I: Optische Biosensoren Inhalt der Vertiefung in Biosensoren, Messtechnik Übersicht: Optik aus dem Gesichtspunkt der Biosensorik und der Messtechnik Messprinzipien: Refraktometrie, Absorption, Lumineszenz, Interferenz, Streuung Messtechnik: Integrierte Optik (Wellenleiter), Plasmonenresonanz, Holographie, Lebensdauer von Zuständen, Signalkorrelationen, Mustererkennung Anwendungen: medizinische Diagnostik, Qualitätskontrolle, Überwachung

5 Sensoren Weshalb mit Optik ? Kleinste Dimensionen (

6 Wellenleiter Wellenleiter beschränkt räumliche Beleuchtung Wechselwirkung ist polarisationsabhängig optisches Signal: Phasendifferenz der Polarisationen Signalerzeugung:

7 Interferenzmuster Signalverarbeitung

8 Vertiefung II: Faser-Sensorik Inhalt der Vertiefung in Faser-Sensorik Übersicht: Optik für technische Sensorik sowie Mess- und Regeltechnik Prinzipien optischer Messwandler: Grundelement: Faser-Wellenleiter, Sagnac-Effekt, Lumineszenz, Kurz-Kohärenz-Optik, optischer Doppler- Effekt, Absorption, Faraday-Effekt, Reflexion, diffuse Streuung Sensor-Komponenten: Laser, Richtkoppler, Modulatoren, Multiplexer, Polarisatoren, optische Isolatoren, Fotodetektoren, Mikrooptik, integrierte Optik, Optoelektronik, DSV Bereiche der Photonik: a) Fasersensorik, b) optische Messtechnik, c) techn. Aspekte der optischen Signalverarbeitung Anwendungen: Medizinaltechnik, GPS, Ortungs-, Positionierungs- systeme, Kontrolle von Prozessabläufen

9 Faser-Sensor Typischer Aufbau eines Faser-Sensor-Systems Umgebungseinfluss, phys. Messgrösse p, T, B, v … Messwandler thermo-optisch spannungs-optisch magneto-optisch gyro-optisch … Signal Optoelektronik DSV Prinzip Faser-Sensor Typische Messgrössen Seismik, Schalldruckschwankungen Magnetfelder Elektrische Felder Rotation, Drehraten Vibrationen Flüssigkeitsströme, Geschwindigkeiten Faraday-Strommessung Druck, Spannung Temperatur …

10 Beispiel eines physikalischen Messwandler-Prinzips Kreisel-Interferometer Rotation Rotation optischen Wegdifferenz zwischen zwei Wellenzügen. Links: Faserschleife in Ruhelage Beide Wellenzüge gleicher Weg Rechts: rotierende Faserschleife Opt. Wegdifferenz zw. rot und blau Sagnac-Effekt Optische Wegdifferenz Phasenverschie- bung im Interferogramm, Relativitätstheorie Interferogramm aus: V.Vali and R.W.Short- hill, Appl. Opt. 15,1099ff, (1976) Dies ist die erste Publikation eines Faser-Gyroskops. Jahr 1976!

11 Optische Komponenten eines Messwandlers Kreisel-Interferometer Realisierter Geräteaufbau, opt. KomponentenOptoel.+DSV Lock-In-Verstärker

12 Elektronische Komponenten eines Messwandlers Kreisel-Interferometer Schematischer Aufbau des Gerätes mit Optoelektr. und DSV

13 Beispiel für Komponenten von Sensor-Arrays Reflexions-Beugungsgitter Licht einer bestimmten Wellenlänge Konstruktive Interferenz in best. Richtung 2 unterschiedliche Trägerwellenlängen weisen Interferenzmaxima in verschiedenen Richtungen auf GRIN-Linse führt Strahlen auf Ausgangsfasern Nebensprechen Gitterauflösung Vielkanal-Multiplexer Beispiel: Gitterdemultiplexer Prinzip und Funktionsweise

14 Laborversuche Experimentieren im Labor

15 Vertiefung III: Materialbearbeitung Inhalt der Vertiefung in Materialbearbeitung Laserstahlung: Moden, Strahlausbreitung, Strahlqualität Lasertypen: Lasersysteme und Betriebsarten Materialbearbeitungsprozesse: a)Trennen b)Fügen c)Wärmebehandlung d)Markieren e)Strukturieren Laborbesuch: Besuch mit Experimenten am IALT (Institut für angewandte Lasertechnologie) der HTI Burgdorf

16 Wahlfach Angewandte Optik Trennen mit Laser


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