Dissertations, Habilitations

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Behrens, Arne;
Plasma based 2.5D+ micro and nanostructuring for whispering gallery mode resonators. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (xii, 172 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Whispering gallery mode resonatoren werden für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen in der Industrie und im akademischen Bereich eingesetzt. Die Arbeit mit WGM ist mit Hürden wie die Herstellung, Charakterisierung und Anregung verbunden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, neue Konzepte vorzustellen, um diese Hürden zu verringern. Die Herstellung von photonischen Strukturen beruht auf der Mikrofabrikationstechnik, die keine Kontrolle des Seitenwandwinkels erlaubt. Die Steuerung des Seitenwandwinkels in SiO2 bei gleichzeitig sehr geringer Oberflächenrauhigkeit würde einen neuen Freiheitsgrad ermöglichen und die Leistung photonischer Strukturen verbessern. Es wird eine systematische Untersuchung vorgestellt, die den riesigen Parameterraum des Ätzprozesses mit einem ”educated guessing”-Ansatz eingrenzt, bis DoE-Ansätze realisierbar werden. Dies geschieht in mehreren Schritten. Zur Untersuchung der verbleibenden Parameter wird eine Surface-Response-Methodology angewandt. Das erstellte Modell ist validiert und stimmt gut mit den Experimenten überein und kann daher zur Optimierung verschiedener Responsevariablen wie Seitenwandwinkel, Rauheit und Ätzrate verwendet werden. Die Substrattemperatur ermöglich die Kontrolle des Seitewandwinkels von 50˚ bis 90˚. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dann in Kombination mit dem bereits vorhandenen Wissen in der Community genutzt, um die Fertigungsmöglichkeiten der Gruppe Technische Optik im Reinraum zu erweitern. Das SiO2-Verfahren ist auch für das Ätzen von Si3N4 mit hervorragenden Ergebnissen geeignet. Diese Mikrofabrikationstechniken werden dann für die Herstellung von 2,5D+ WGMRs eingesetzt. Es wird eine neue Charakterisierungstechnik vorgeschlagen, die die emittierten Photonen für die Analyse von WGM nutzt. Dazu wird eine Einzelphotonentechnologie wie die zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung verwendet, die neben klassischen Intensitätsbildern auch die Aufnahme von räumlich aufgelösten Lebenszeitbildern ermöglicht. Ein experimenteller Aufbau wird konzipiert und realisiert. Aus fluoreszierendem Material hergestellte WGMs werden mit den vorgeschlagenen Techniken angeregt und analysiert; durch die Analyse der Lebensdauern können die Q-Faktoren der WGMs bestimmt werden. Schließlich wird ein alternativer Weg zur Einkopplung von Licht in WGM vorgeschlagen, der monolithisch integrierte DOE auf WGM verwendet. Aufgrund eines fehlenden theoretischen Rahmens werden Simulationen durchgeführt, um DOE und WGM separat zu modellieren. Die vorgeschlagenen Elemente werden mit den entwickelten Mikrofabrikationsverfahren hergestellt und mit dem neuartigen Charakterisierungsaufbau analysiert.



https://doi.org/10.22032/dbt.59169
Pohl, Mario;
Vermeidung und Simulation der Entstehung von mittelfrequenten Fehlern im Schleifprozess für Präzisionsoptiken. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (K, 101, XXVIII Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Die aktive Vermeidung mittelfrequenter Fehler (MSFE) ist eine Herausforderung in der modernen Optikfertigung von Asphären und Freiformen. Während Formfehler durch entsprechende lokale Korrekturverfahren beseitigt und auch die spezifizierten Oberflächenrauheiten über entsprechende Glättprozesse erreicht werden können, limitieren die MSFE die erreichbaren optischen Qualitäten. In der vorliegenden Arbeit werden deshalb insbesondere die Entstehungsmechanismen von MSFE systematisch erforscht und beschrieben. Ziel ist es, Entstehungsmechanismen von MSFE zu identifizieren und konkrete Vermeidungsstrategien für bestehende Produktionsprozesse von Präzisionsoptiken abzuleiten. Die Vorhersage beim Schleifen entstehender MSFE mittels Simulationsmodellen stellt einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit dar. Das Schleifen im Punktkontakt ist bei der Herstellung asphärischer Geometrien und Freiformen aufgrund der lokalen Krümmungsänderungen technisch notwendig. Es ist somit für die Geometrien von Präzisionsoptiken der produktionstechnische Standard und stellt daher meist den ersten Schritt der Prozesskette dar. In der vorliegenden Dissertationsschrift werden die Entstehungsmechanismen von MSFE beim Schleifen im Punktkontakt experimentell untersucht und beschrieben. Die Experimente wurden unter realistischen Produktionsbedingungen mittels dem aktuellen Stands der Technik entsprechenden Prozessen im Bereich der Fertigung von Präzisionsoptiken hergestellt. Zur Auswertung der Ergebnisse wurden sowohl kommerziell verfügbare als auch eigens für diese Arbeit entwickelte Softwarelösungen verwendet. Auf Basis der aus den Experimenten abgeleiteten Erkenntnisse wird ein modellbasierter Ansatz zur Simulation der Entstehung von MSFE beim Schleifen im Punktkontakt entwickelt. Das Simulationsmodell wird anhand von real gemessenen MSFE und den zugehörigen Bearbeitungsparametern überprüft und verifiziert. Es werden neue Ansätze zur Auswertung von MSFE sowie der Charakterisierung von Polierwerkzeugen diskutiert. Der Entstehungsmechanismus von MSFE im Schleifprozess wird umfassend beschrieben und simulativ verifiziert.



https://doi.org/10.22032/dbt.59113
Lietz, Henrik;
Super-Resolution-Techniken zur Steigerung des lateralen Auflösungsvermögens von 3D-PMD-Kameras. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (xii, 125 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022

Literaturverzeichnis: 95-104

PMD-Kameras ermöglichen die 3D-Bilderfassung in Echtzeit und liefern robuste Aufnahmen auch bei schwierigen Lichtverhältnissen. Allerdings limitiert deren geringe Bildauflösung die Detektion kleiner Objekte erheblich. Unter dem Einsatz rechnergestützter Bildverarbeitung verschieben Super-Resolution-Techniken (SR) diese Grenze hin zu einem höheren lateralen Auflösungsvermögen, ohne dabei die spezifischen Eigenschaften des Sensors zu verändern. In der Literatur wird die Leistungsfähigkeit von SR-Methoden mit Rauschanalysen bewertet, indem die SR-Ergebnisse mit ihrem fehlerfreien Ground-Truth-Referenzbild (GT) verglichen werden. Dabei beschränken sich die SR-Methoden zumeist auf definierte Anwendungsfälle und deren Auswertungen auf synthetisch erzeugte Datensätze, ohne die Auflösungssteigerung am realen Aufbau zu verifizieren. Mit dieser Arbeit wird eine generische SR-Methode auf eine echte, niedrig auflösende PMD-Kamera appliziert, die für den Einsatz im Außenbereich konzipiert ist und eine Bildauflösung von lediglich 64 x 16 Bildpunkten aufweist. Zunächst erfolgen simulative Untersuchungen von drei aktuellen SR-Techniken hinsichtlich deren Eignung zur generischen Steigerung der lateralen Ortsauflösung einer PMD-Kamera: 1) KI-lernbasierte Single Image SR (SISR) 2) Inkohärente Fourier Ptychographie (FP) 3) Subpixel-Shift SR (SpS-SR). Ein Vergleich der Simulationsergebnisse zeigt Vorteile für die SpS-SR, sodass diese mit einem neuartigen Lens-Shift-Aufbau in die praktische Anwendung überführt wird. Die geringe Bildauflösung der eingesetzten PMD-Kamera schließt die Bewertung der SR-Ergebnisse nach einer klassischen Rauschanalyse aus. Stattdessen wird die erreichte Bildqualität im SR-Amplitudenbild nach dem optischen Auflösungsvermögen in Linienpaaren pro Pixel [LP/mm] bewertet. Dieses Absolutmaß gewährleistet eine Vergleichbarkeit der SR-Ergebnisse aus Simulation und Messung auch für Kameras, von denen keine hochauflösenden GT-Bilder existieren. Letztlich zeigt diese Arbeit die Möglichkeiten und Grenzen der Auflösungssteigerung mit SR-Methoden in der praktischen Anwendung für den spezifischen Anwendungsfall bei PMD-Kameras auf. Darüber hinaus bildet der hier vorgestellte Lens-Shift-Aufbau die Basis zur flexiblen und kostengünstigen Auflösungssteigerung digitaler Kameras im Allgemeinen, wie sie die bildverarbeitende Optik-Industrie immer häufiger fordert.



https://doi.org/10.22032/dbt.51968
Fischer, David;
Computer generated holography for 3D lithographic illumination. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xv, 91 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Maskenlose holographische Lithographiesysteme nutzen die Möglichkeiten der gezielten Lichtformung in Phase und Amplitude durch Holographie, die für die Projektion zwei- und dreidimensionaler Muster genutzt werden kann. Das Ziel ist die strukturierte Belichtung von Fotoresist, wodurch das Einbringen von Strukturen in den Resist ermöglicht wird. Die computergenerierten Hologramme (CGH) werden dabei mittels Algorithmen berechnet und auf einem räumlichen Lichtmodulator (SLM) dargestellt. In dieser Arbeit wird ein solches System entwickelt, bestehend aus geeigneten Algorithmen zur Hologrammberechnung, einem Lichtmodulator zur Darstellung der Hologramme, einem optischen Projektionssystem mit Laser als Lichtquelle, sowie einem Positionierungssystem für zu belichtende Fotoresists auf Substraten. Durch gezielte Optimierung der Parameter der Berechnungs- und Darstellungsmethoden sowie des optischen Projektionssystems werden Muster projiziert, welche ein Einbringen von mikrometergroßen Strukturen in Fotoresist ermöglichen. Das Erreichen guter Uniformität der Intensität der projizierten Muster ist bei holographischer Projektion eine besondere Herausforderung, da durch die Kohärenz der Lichtquelle in Verbindung mit der Hologrammberechnungsmethodik üblicherweise ein Specklekontrast entsteht, der ein Intensitätsrauschen verursacht. Da in der Mikrolithographie die Schärfentiefe üblicherweise stark begrenzt ist, sind bei Projektion auf unebenen Substraten Teile des Musters an der Substratoberfläche nicht im Fokus, somit werden verschwommene Strukturen in den Fotoresist einbelichtet. Um dies zu korrigieren, werden eine Oberflächenvermessung des zu strukturierenden Gebiets sowie eine abschnittsweise Refokussierung mittels Anpassung der Hologrammberechnung umgesetzt. Sowohl die Messung als auch die angepasste Belichtung werden parallelisiert in dem zu strukturierenden Feld durchgeführt. Für ersteres wird ein geeignetes Muster durch den Lichtmodulator projiziert, welches eine ortsaufgelöste Bestimmung der Oberflächenpositionen ermöglicht. Für letzteres werden Kurzdistanzpropagationsschritte in die Hologrammberechnung integriert, um eine gleichzeitige Projektion in mehrere Tiefenebenen zu ermöglichen. Zuletzt zeigen Belichtungstests die Leistungsfähigkeit des Systems.



https://doi.org/10.22032/dbt.50106
Bichra, Mohamed;
Development of an innovative metrology technique for freeform optics based on a modified Talbot-wavefront-sensor. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xvii, 112 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Die Leistungsfähigkeit hochpräziser optischer Systeme mit sphärischer Optik ist im Allgemeinen durch Aberrationen begrenzt. Durch die Verwendung asphärischer und Freiform-Optiken können die geometrischen Aberrationen reduziert oder beseitigt werden. Gleichzeitig können die erforderliche Anzahl von Komponenten, die Größe und das Gewicht des Systems reduziert werden. Heutzutage existieren neue Produktionstechniken, die die Herstellung hochpräziser Freiformflächen ermöglichen. Eine geeignete Messtechnik (universell, hochgenau, berührungslos, kostengünstig und schnell/echtzeitfähig) ist jedoch der Schlüssel für die Herstellung, Entwicklung und Anwendung dieser Oberflächen. Diese Arbeit beschreibt die Ableitung, Implementierung und Erprobung eines neuen Wellenfront-Messprinzips für Freiformoptik. Eine der wichtigsten Eigenschaften des vorgestellten Wellenfrontsensors ist die Möglichkeit der gleichzeitigen Charakterisierung der Freiform im Transmissions- und Reflexionsmodus. Der neuartige Wellenfrontsensor basiert auf der Beugungstheorie und der Fourier-Analyse mit einem modifizierten Winkelspektrum-Propagator. Aus experimenteller Sicht wird die Ausbreitung einer Wellenfront hinter einem zweidimensionalen Gitter beobachtet. Dann wird ein universelles Verfahren verwendet, um den Phasengradienten direkt aus einem aufgezeichneten Intensitätsbild zu extrahieren. Hierzu wird die Intensitätsverteilung im Spektralbereich analysiert und die Verarbeitung durch eine entsprechende Zerlegung des Propagatorkerns vereinfacht. Diese Methode funktioniert für beliebige Abstände hinter dem Gitter. Unsere neue Formulierung wurde durch zahlreiche Simulationen getestet. Die von einer Freiformfläche erzeugte Wellenfront wird nach der neuen Methode gemessen und mit Messergebnissen eines handelsüblichen Shack-Hartmann-Sensors verglichen. Für die Messung reflektierender Oberflächen wurde der vorgestellte Aufbau leicht modifiziert. Somit können alle optischen Elemente auf einer optischen Achse platziert werden, ohne dass eine Verschattung zwischen der Beleuchtung und der Messeinheit auftritt. Das Fehlen einer seitlichen Beleuchtung oder eines Strahlteilers sowie die Möglichkeit der Verwendung einer partiell kohärenten Beleuchtung sind die Hauptmerkmale des im Rahmen dieser Dissertation erforschten Messsystems.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000589
Cao, Xinrui;
Innovative Beleuchtung für neuartige Abbildungs- und Lithographiesysteme. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (vi, 128 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

In dieser Arbeit werden innovative Beleuchtungssysteme in den Bereichen Mikroskopie und Lithographie untersucht. Dabei werden LEDs und LED-Arrays als Lichtquellen der Beleuchtungssysteme in zwei optischen Systemen eingesetzt, nämlich der Fourier-Ptychographie und dem Lau-Effekt. Es wird theoretisch analysiert und experimentell überprüft, wie sich die Kohärenzeigenschaften der Beleuchtung auf die zwei optischen Anwendungen auswirken. Der Einsatz der räumlich kohärenten Beleuchtung mittels eines LED-Arrays in der Fourier-Ptychographie ermöglicht es, die Auflösung zu erhöhen. In der Praxis wird ein kohärentes 4f-Abbildungssystem aufgebaut, in dem zwei unterschiedliche Beleuchtungskonzepte eingebracht werden. Sowohl die planare als auch die kugelförmige Anordnung der Beleuchtung bieten räumlich kohärentes Licht mit jeder LED. In Abhängigkeit von der Position der LEDs werden verschiedene Beleuchtungswinkel realisiert. Die LEDs werden sequentiell ein- und ausgeschaltet, somit werden einige niedrigaufgelöste Intensitätsbilder aufgenommen. Um ein hochaufgelöstes Intensitätsbild mittels der Informationen der niedrigaufgelösten Intensitätsbilder zu rekonstruieren, werden zwei iterative Phasenrückgewinnungsalgorithmen überprüft. Der Rekonstruktionsprozess entspricht einer verbreiterten Übertragungsfunktion oder synthetischen numerischen Apertur. Ein hochaufgelöstes Intensitätsbild kann zwar mittels des kFP-Algorithmus oder des EPRY-FPM-Algorithmus rekonstruiert werden, aber seine Qualität wird durch das fehlerbehaftete optische System beeinträchtigt. Der Einfluss der Wellenaberrationen des Beleuchtungssystems und die Beseitigung dieses Einflusses werden diskutiert. Eine Reduzierung dieser Wellenaberrationen wird durch das Einbringen einer kugelförmigen Anordnung der LED-Array-Beleuchtung realisiert. Der Einsatz räumlich kohärenter Beleuchtung in dem Versuchsaufbau zum Lau-Effekt führt zu Beugungsordnungen des Gitters in der Beobachtungsebene. Erst mit einer räumlich inkohärenten Beleuchtung, die jeweils mit einer einzelnen LED oder einem LED-Array realisiert ist, entstehen periodisch dreieckförmige Lau-Streifen. Aus dem Experiment ist herausbekommen, dass das LED-Array ca. 7-fach der optischen Leistung einer einzelnen LED erbringt. Das führt zu vergrößerten Intensitäten der Lau-Streifen und reduziert die Belichtungszeit im Belichtungsprozess der Lithographie. In Abhängigkeit von den Gitterparametern variieren die Intensitäten und Perioden der Lau-Streifen um die Beobachtungsebene. Durch den Einsatz der Lau-Streifen in der optischen Lithographie werden dreidimensionale Strukturen auf sowohl planarer als auch gekrümmter Oberfläche realisiert.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00045678
Thomae, Daniel;
Talbot-Lithografie und deren Anwendung zur Realisierung eines Kreuz-Echelle-Spektrometers. - Ilmenau, 2020. - X, 97 Seiten, Seite XI-LXX
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

ISBN 978-3-9822352-0-2

Die optische Spektroskopie hat im Verlauf von 150 Jahren schrittweise Anwendungsfelder von den Grundlagenwissenschaften bis hin zur industriellen Messtechnik erschlossen. Diese Vielfalt zieht eine Spezialisierung verfügbarer Messgeräte auf einzelne Applikationen nach sich. Lücken bestehen jedoch noch im Bereich einiger Feldapplikationen, wo einerseits widriger Umgebungsbedingungen vor Ort als auch hohe Gerätekosten die Messwerterfassung in einem zentralen Analyselabor erzwingen. Dies bedeutet meist die Beschränkung auf Stichproben und ein zeitverzögertes Messergebnis, was zur Prozesskontrolle nur bedingt taugt. Die vorliegende Arbeit schlägt für den Bereich der Atomemissionsspektroskopie eine neue Variante des Echelle-Spektrometers vor: Durch Integration der beiden Dispersionsschritte, welche nach dem Stand der Technik mit zwei getrennten Elementen realisiert werden, in ein einziges Beugungsgitter kann das Gerätedesign deutlich vereinfacht und miniaturisiert werden. Potentiell erhöht dies die Robustheit und senkt die Fertigungskosten. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Bewertung des Konzepts von Kreuz-Echelle-Spektrometern im Vergleich zu typischen Kompaktspektrometern. Besonderes Augenmerk wird auf Kenngrößen wie spektrales Auflösungsvermögen und Beugungseffizienz gelegt. Es werden die Vor- und Nachteile verschiedener Fertigungstechnologien für das Gitter diskutiert. Für den experimentellen Prinzipnachweis wird ein Kreuz-Echelle-Gitter gefertigt und für dieses ein Prototypenspektrometer ausgelegt und realisiert. Letzteres wird anhand praktischer Beispielmessungen erprobt und es werden Optimierungspotentiale benannt. Das zu fertigende Kreuz-Echelle-Gitter als Kernkomponente zeichnet sich durch die Überlagerung einer sehr tiefen und groben mit einer relativ flachen und feinen Struktur aus. Gängige Gitterfertigungsmethoden versagen hier, sodass mit der Talbot-Lithografie ein Alternativverfahren zum Einsatz kommt. Für dieses wird ein modularer und flexibler Belichtungsaufbau samt zugehöriger Softwareinfrastruktur beschrieben, um damit maßgeschneiderte Profilformen fertigen zu können. Ferner werden die Abbildungsfehler des Talbot-Effekts eingehend analysiert und deren Minimierungsmöglichkeiten aufgezeigt. Ebenso wird die Übertragung von statistischen Defekten bei der Talbot-Lithografie untersucht und auch hierfür Optimierungsmöglichkeiten abgeleitet.



Kremmel, Johannes;
Koppler und Funtionsstrukturen für integriert-optische single-mode polymer Wellenleiter. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (iii, 139 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

In der vorliegenden Arbeit wurde die Erweiterung der Funktionalität einer bekannten integriert optischen Polymerwellenleitertechnologie untersucht. Die untersuchten Wellenleiter werden, basierend auf direkt UV-strukturierbaren Polymeren, unter Zuhilfenahme eines Laser-Direkt-Schreibverfahrens (Laser Direct Imaging, LDI) hergestellt. Die dabei gemachten Entwicklungen umfassen einerseits verschiedene Messmethoden zur Charakterisierung von Wellenleitern, andererseits die Realisierung von gekoppelten Wellenleitern zum Aufbau von Richtkopplerstrukturen und in weiterer Folge von aktiven Funktionsstrukturen wie Schalter und Sensoren. Zur industriellen Fertigung ist die einfache und schnelle Faserkopplung solcher Wellenleiter essenziell. Aus diesem Grund wurde ein Konzept zur passiv ausgerichteten Mehrfach-Faserkopplung entwickelt und umgesetzt. Dabei wurde eine signifikante Verbesserung der Koppeleffizienz, im Vergleich zu ähnlichen Konzepten, erreicht. Zur Demonstration der Funktion wurden, basierend auf den zuvor durchgeführten Entwicklungen, thermo-optisch aktuierte integriert-optische Schalter sowie ein integriert-optischer Verschiebungssensor ausgelegt, realisiert und untersucht.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040516
Karthaus, Daniela;
Optimierungsmethodik für Volumen-Transmissionshologramme mit LED-Beleuchtung. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (X, 139 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

In dieser Arbeit wird eine Optimierungsmethodik vorgestellt, welche die Anpassung von Volumen-Transmissionshologrammen an die spektralen Eigenschaften und die Abstrahlcharakteristik von LEDs ermöglicht. Diese Methodik beinhaltet neben einem Designprozess zur Berechnung optimierter Hologramminformationen auch einen Simulationsansatz zur realitätsnahen Visualisierung des rekonstruierten Bildes. Sowohl bei der Berechnung als auch bei der Simulation werden LED-Parameter wie Wellenlänge, Divergenzwinkel und Wellenfrontform berücksichtigt. Die Beschreibung und experimentelle Ermittlung einer LED-spezifischen Wellenfront ist dabei eine besondere Herausforderung und wird in dieser Arbeit entsprechend diskutiert. Zur Überprüfung des Designprozesses und der Simulation werden die berechneten Hologramme in ein Photopolymer belichtet. Der dafür notwendige Belichtungsprozess wird im Rahmen der Arbeit im Labor umgesetzt und die Belichtungsparameter im Design und in der Simulation berücksichtigt. Durch die spezifisch aufeinander abgestimmten Schritte von Design über Belichtung bis zur Simulation entsteht eine ganzheitliche Methodik für die Optimierung und Überprüfung der Hologramme. In sechs experimentellen Testreihen werden nicht optimierte und optimierte Hologramme mit verschiedenen Lichtquellen beleuchtet und die Rekonstruktionen analysiert. Die Ergebnisse belegen die erfolgreiche Kompensation und Visualisierung der oben genannten Effekte durch LED-Beleuchtung bei der Rekonstruktion. Zudem werden Einflüsse auf die Rekonstruktion durch den Belichtungsprozess und das holographische Material aufgezeigt und mögliche Lösungen für eine Weißlicht-Rekonstruktion mit Transmissionshologrammen aufgezeigt.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00038435
Vogt, Christian;
Systematische Optimierung von Schleifprozessen für sprödharte Werkstoffe. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (ii, 87 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Diese Arbeit analysiert Prozesse zum Schleifen spröd harter Werkstoffe in der Optikfertigung in Bezug auf Mechanismen und Deterministik. Die erarbeitete Methode "Grinding Process Validation Approach" (gPVA) ermöglicht eine systematische Auslegung und Optimierung einzelner Schleifprozesse und ganzer Fertigungsketten auf Basis von Parameter Flow Charts und standardisierten Verfahrenstests. Hierbei werden Prozessfenster für die jeweilige Schleifwerkzeug-Werkstückmaterial-Kombination ermittelt und Prozesskennlinien erstellt, die als Look-Up-Tables genutzt werden; dies gewährleistet eine quantitative und deterministische Optimierung des Betriebspunktes hinsichtlich Produktivität und Prozessstabilität, ohne dies anhand von Produktionssamples während der Fertigung auf der Maschine durchführen zu müssen. Neben einer Beschreibung der gPVA Methodik selbst werden Ergebnisse aus Analysen bzgl. Genauigkeiten, Wirkmechanismen der kritischen Einflussgrößen sowie die Ergebnisse aus ersten Industrietests präsentiert. Des Weiteren wird die hieraus entstandene Initiative zur Entwicklung eines zu normierenden Standardtests diskutiert, welcher derzeit in einem ersten Feldtest bewertet wird. Die Ergebnisse ermöglichen die quantitative Beurteilung von Schleifwerkzeugen und Glaswerkstoffen sowie die Ableitung von Prozessparametern für die industrielle Fertigung. Es wird gezeigt, dass die Anwendung der Methodik eine wesentlich effektivere und effizientere Prozessplanung ermöglicht als der aktuelle Stand der Technik.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000683
Kleindienst, Roman;
Innovative Methoden für die optische System- und Funtionsintegration. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (XVI, 172 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Tag der Verteidigung: 01.11.2017

Insbesondere für Sensorik- oder Abbildungsanwendungen werden neben mikro-elektronischen, -mechanischen und -fluidischen Bauteilen immer kleinere und leistungsfähigere optische Komponenten und System benötigt. Die optische System- und Funktionsintegration stellt die dafür erforderlichen Werkzeuge in Form von Konzept- und Optikdesignansätzen sowie Fertigungsprozessen zur Verfügung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Erforschung innovativer Methoden zur Realisierung hoch-funktionsintegrierter, miniaturisierter und robuster optischer Freistrahlsysteme. Durch Faltung des Strahlenganges kann ein für viele Anwendungen interessanter Kompromiss aus Systemgröße und -funktionalität erreicht werden. Als eine der zentralen Herausforderungen beim Optikdesign solcher Systeme, wird in der vorliegenden Arbeit sowohl auf etablierte als auch innovative Methoden zur Startsystemfindung im Detail eingegangen. Aus theoretischen Betrachtungen wird deutlich, dass eine optimale Leistungsfähigkeit gefalteter optischer Systeme häufig nur mit komplexen, von der Rotationssymmetrie abweichenden Oberflächenprofilen erreicht werden kann. Durch die ebenfalls eingehend untersuchte Integration zusätzlicher optischer Funktionalitäten wird die Oberflächenkomplexität weiter erhöht. Um den damit einhergehenden steigenden technologischen Anforderungen gerecht werden zu können, steht ein neuartiger integrierter Fertigungsprozess zur Verfügung. Durch sukzessive Anwendung unterschiedlicher Fertigungsverfahren innerhalb eines Bearbeitungs-, Mess- und Positioniersystems werden eine hohe Flexibilität und Präzision bei der Fertigung einzelner Oberflächen und kompletter optischer Systeme erreicht. Ausgehend von den theoretischen und technologischen Grundlagen wird die Integration optischer Funktionen am Beispiel zweier komplexer optischer Strahlformungskomponenten und die optische Systemintegration eines Gasdetektors vorgestellt. An den profilometrischen und optischen Charakterisierungsergebnissen werden die Möglichkeiten und Grenzen der optischen System- und Funktionsintegration diskutiert.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000608
Kampmann, Ronald;
Application-specific optical tweezers. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource ( xxv, 144 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Motiviert wird diese Arbeit durch die Entwicklung hocheffizienter optischer Systeme, welche das optische Fangen mikroskopischer Objekte ermöglichen. Dazu muss der klassische Optikdesignprozess mit einer neuen Zielfunktion, der optischen Kraft, erweitert werden. Konventionelle optische Pinzetten sind oftmals in invertierte Lichtmikroskope integriert. Die Erweiterung der abbildenden Funktion des Mikroskops zu einer optischen Pinzette stellt häufig nur einen Kompromiss aufgrund des bereits existierenden optischen Aufbaus dar. Speziell an die Anwendung angepasste optische Pinzetten erfordern die Optimierung der optischen Kraft im Hinblick auf die gestellten Anforderungen und die vorherrschenden Randbedingungen. Hierfür wird eine optische Kraftsimulation auf Basis der geometrischen Optik entwickelt. Diese ermöglicht das Simulieren optischer Kräfte bezüglich frei wählbarer Eingangsparameter wie der numerischen Apertur der Optik, der zu fokussierenden Intensitätsverteilung, optischer Aberrationen und anderer. Zwei Systeme, welche das optische Fangen in gasförmigen und flüssigen Umgebungsmedien realisieren, werden mit dem erweiterten Optikdesignprozess entwickelt, wobei die Komponenten extern gefertigt werden. Nach der optischen Charakterisierung der Elemente sowie der anschließend justierten optischen Systeme wird zunächst theoretisch überprüft ob beide Systeme eine stabile optische Falle erzeugen. Anschließend wird experimentell das optische Fangen mikroskopischer Quarzglaspartikel mit beiden Systemen nachgewiesen. Auf Grundlage der Übereinstimmung der experimentellen und theoretischen Ergebnisse wird das Verhalten optischer Pinzetten unter dem Einfluss optischer Aberrationen untersucht. Das gezielte Einbringen von Aberrationen in eine optische Pinzette sowie die entsprechende Reaktion der optischen Falle werden experimentell und theoretisch analysiert. Es stellt sich heraus das Aberrationen, welche die Symmetrie der Kaustik des optischen Systems zerstören die Stabilität und Leistungsfähigkeit der optischen Pinzette stark beeinflussen. Achssymmetrische Aberrationen hingegen beeinträchtigen die optische Falle deutlich weniger.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000200
Pätz, Daniel;
Dreidimensionale Objektraumerfassung durch aktive optische Mikrosysteme. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (XV, 147 Seiten, 9.88 MB)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Diese Dissertation befasst sich mit der Fragestellung einer optimalen Nutzung verstimmbarer mikrooptischer Bauelemente für den Einsatz in abbildenden Optiksystemen. Neue Ansätze zur Miniaturisierung abbildender Systeme beruhen auf Komponenten mit variablen optischen Eigenschaften wie der Linsenbrennweite oder dem Blendendurchmesser. Diese können auf die jeweiligen Abbildungsbedingungen angepasst werden und so eine möglichst hohe Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig kleinem Bauraum erzielen. Eingeschränkt wird der Verstimmbereich jedoch meist durch die verwendeten Materialen und Aktuierungskonzepte. Dies erfordert neue Wege in der Konzeptionierung solcher Systeme, welche neben den zahlreichen Vorzügen eines variablen Bauelementes auch die Schwachstellen dieser einbeziehen müssen. Im Folgenden werden flüssigkeitsgefüllte Linsen mit Membranen aus Aluminiumnitrid untersucht, welche über einen angelegten Druck verstimmt werden können. Es erfolgen eine Untersuchung der Einzelkomponenten sowie Design, Aufbau und Charakterisierung eines scannenden Systems und eines Zoomobjektives, welche ohne bewegliche Teile auskommen. Aufgrund der hohen mechanischen Stabilität der verwendeten Membranen ist auch eine Realisierung von Linsen mit zylindrischem Oberflächenprofil möglich. Hiermit wird ein anamorphotisches System, mit in horizontaler und vertikaler Bildrichtung individuell einstellbaren Abbildungsmaßstäben, demonstriert. Die thermomechanischen Eigenschaften des Aluminiumnitrids ermöglichen auch die Umsetzung eines Prismas zur variablen Strahlablenkung in Transmission. Es wird gezeigt, dass dessen Ausrichtung einen wesentlichen Einfluss auf die Stärke der Ablenkung und die Abbildungsqualität hat. Neue Konzepte für verstimmbare Blenden ermöglichen die Anpassung der Öffnung ohne bewegliche Teile. Beispielsweise lässt sich von elektrochromen Materialien die Transmission elektrisch gesteuert beeinflussen. Ein Nachteil dieses Materialsystems ist die nicht ideale Absorption im Randbereich der Blende. Welche Leistungsfähigkeit von diesen Blenden zu erwarten ist und welcher Einstellbereich gewählt werden sollte, zeigen Untersuchungen hinsichtlich einer maximalen Abbildungstiefe. Ausgehend von konkreten Bauelementen, erbringt diese Arbeit allgemeingültige Designstrategien für die Auslegung verstimmbarer Linsen, Prismen und Blenden.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000795
Brunn, Andreas;
Digitale holografische Mikroskopie an rauen Oberflächen. - Ilmenau, 2016. - 144 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den prinzipiellen Limitierungen und der Optimierung der digitalen holografischen Konturmessung speziell an rauen Oberflächen. Alle nötigen Grundlagen werden zunächst erläutert und alle gebrauchten Konventionen in einem einheitlichen Zusammenhang dargestellt. Anders als in den meisten Einführungen in die Holografie ist der häufig in wechselndem Zusammenhang gebrauchte Begriff der Intensität ausführlich erklärt und in der Darstellung der Interferenz sind die Schwingungsrichtungen der elektrischen Feldstärke linear polarisierten Lichtes miteinbezogen. Die Verknüpfung zwischen digitaler Holografie und Interferometrie im Allgemeinen wird ausführlich behandelt, weswegen sich diese Arbeit auch besonders als Einführung in das Themengebiet eignet. An die Grundlagen anschließend wird der Schwerpunkt auf den Spezialfall der Konturmessung rauer Oberflächen gelegt. Verschiedene Optimierungen in der Konzeption des Aufbaus eines digitalen holografischen Systems mit einer Wellenlänge werden abgeleitet, prinzipielle Limitierungen dargestellt und zusammengefasst. Die Verschmierung der rekonstruierten Wellenfront durch die optische Abbildung wird anhand der Faltung mit der Impulsantwort eines linearen Systems prinzipiell dargestellt. Der Einfluss der Verschmierung manifestiert sich bei rauen Objektoberflächen aus physikalischen Gründen deutlicher als bei glatten Oberflächen. Der gesamte Messprozess der digitalen holografischen Mikroskopie wird beginnend mit der Objektbeleuchtung bis zum Erhalt des Messergebnisses analytisch dargestellt, prinzipielle Fehlereinflüsse werden identifiziert und deren Kompensationen vorgeschlagen. Es wird gezeigt, dass differentielle Phasenmessungen wenigstens teilweise implizit Fehlerkompensation aufweisen. Das Konzept der amplitudengewichteten Phasenfilterung, die exponentielle Mittelwertbildung, wird um eine entsprechende Fehlerkompensationsmethode erweitert. Außerdem wird die nichtlineare Amplitudengewichtung in der exponentiellen Mittelwertbildung vorgestellt. Experimentelle Ergebnisse werden präsentiert. Die Anwendung weiterer Methoden, teilweise aus der Speckleinterferometrie, auf die Messung der rekonstruierten Wellenfront wird vorgeschlagen. Die holografische Rekonstruktion der Schwebung zweier Bildwellen verschiedener Wellenlängen zur Erweiterung des Messbereichs der Konturmessung wird kurz dargestellt.



Hillenbrand, Matthias;
Design of confocal systems for spectral information coding. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (xiii, 136 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Chromatisch-konfokale Systeme fokussieren die spektralen Kompenenten eines polychromatischen Signals auf unterschiedliche räumliche Positionen, an denen sie mit Hilfe von Blenden gefiltert werden. Auf diese Weise können Informationen einerseits in der Spektralverteilung eines optischen Signals gespeichert werden. Anderseits kann auch die Spektralverteilung eines polychromatischen Signals ermittelt werden. Chromatisch-konfokale Systeme werden häufig zur berührungslosen Abstandsmessung und für die ortsaufgelöste Spektroskopie eingesetzt. In dieser Arbeit werden Designstrategien für chromatisch-konfokale Systeme entwickelt. Ein Schwerpunkt liegt auf der systematischen Modellierung der Signalentstehung unter Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften des optischen Systems, der Abbildungsfehler und der Eigenschaften des Detektionssystems. Hierbei werden insbesondere auch inkohärente Lichtquellen und räumlich ausgedehnte Beleuchtungsgeometrien berücksichtigt. Schnelle numerische Implementationen dieser Modelle erlauben in allen Stadien des Designprozesses eine Vorhersage des spektralen Filterverhaltens. Das spektrale Filterverhalten wird als primäres Bewertungskriterium für die Leistungsfähigkeit des optischen Systems verwendet und wird zur Ableitung effektiver Designstrategien herangezogen. Die Designstrategien umfassen sowohl die Entwicklung von Startsystemen als auch den nachfolgenden Optimierungsprozess, bei dem monochromatische Abbildungsfehler berücksichtigt werden. Der Fokus liegt hierbei insbesondere auf der nachträglichen Korrektur der Abbildungsfehler während der Signalverabeitung und auf ihrer automatischen Kompensation durch bestimmte Systemanordnungen. In Kombination mit den neu entwickelten Signalerzeugungsmodellen ermöglicht dieser Ansatz die Entwicklung optimierter, kompakter und günstiger Sensorsysteme, die auf die Anforderungen des jeweiligen Anwendungsgebietes zugeschnitten sind und auf kostengünstigen Lichtquellen wie Leuchtdioden basieren. Die vorgestellten Designstrategien werden für die Entwicklung verschiedener Demonstrator- und kommerzieller Sensorsysteme eingesetzt.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=27309
Sabitov, Nail;
Digitale Holographie in Mikro-Opto-Fluidsystemen, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: III, 122 Bl., 6,19 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Die In-line-digitale Holographie (In-line-DH) ist ein robustes und einfaches Verfahren zur Ermittlung der dreidimensionalen Lage oder Struktur von Mikroobjekten. Als Anwendungsgebiete können z. B. die Volumengeschwindigkeitsmessung (Velocimetry), die Charakterisierung von Partikelmaterialien und Partikelgrößen in Zweiphasen-Mischungen, die Beobachtung von lebendigen Einzellern und die Untersuchung von Fangfähigkeiten optischer Pinzetten genannt werden. Diese Arbeit widmet sich besonders einigen speziellen Aspekten des Aufbaus, wie z.B. Blendendefinition für 3D-Objektvolumina und des Einflusses der Kamera auf die Bildqualität. Auch die Ermittlung der Genauigkeit des holographischen Verfahrens bei der Partikeldetektion ist ein Schwerpunkt dieser Dissertation. Die Partikeldetektion erfolgt an Merkmalen des rekonstruierten komplexen Feldes, wie Intensitätsminimum, Phasengradient und zweite Ableitung des Imaginärteils der komplexen Feldamplituden. Die Schwerpunkte der Diskussion über Rekonstruktionsalgorithmen sind das Auffinden der am besten geeigneten Beugungs-Näherung für die Rekonstruktion der Hologramme und die Untersuchung des Einflusses des Abbildungssystems auf die Impulsantwortfunktion. Besondere Aufmerksamkeit wird dem neuen numerischen Rekonstruktionsverfahren durch die Anwendung einer speziellen asymmetrischen parametrisierten Impulsantwortfunktion gewidmet. In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Konzept der Pinzettenoptik dargestellt, das eine logische Weiterentwicklung des in [S. Stoebenau S.; Oeder, A.; and Sinzinger, S.: Optimized free-form optical trapping systems. In: Opt. Lett. 37(2) (2012). S. 274-276] präsentierten Verfahrens ist. Die Freiform-Optik erzeugt eine optimierte Fokusverteilung und ermöglicht gleichzeitig die holographische Beleuchtung des Arbeitsvolumens. In der Arbeit werden die wichtigsten Aspekte der Entwicklung und Fertigung der Fangoptik diskutiert und die holographische Beobachtung experimentell untersucht. In der Diskussion über die Zwei-Schritt-phasenschiebende Interferometrie (Two-Step Phase Shifting Interferometry, PSI) wird eine Verallgemeinerung für den Fall variabler Amplituden der Referenzwellen dargestellt. Die erfolgreiche Rekonstruktion der komplexen Welle wird durch Simulationsrechnungen bestätigt.



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Finck, Alexander von;
Table top system for angle resolved ligth scattering measurement, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: VI, 127 S., 40,66 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Messung und Analyse von Streulicht hat in den vergangenen Jahren wesentlich an Einfluss gewonnen. Der Mangel an Messsystemen die sowohl flexibel als auch kompakt sind, motivierte diese Arbeit zur Entwicklung eines winkelauflösenden Table-Top Streulichtmesssystems mit dazugehörigen Auswertemethodiken.Das realisierte Table-Top Goniometer weist kompakte Abmaße von <0,8x0,8x0,8 m 3 auf und ermöglicht die Messung von 3D-Streulichtverteilungen bei Beleuchtungwellenlängen von 405 nm, 532 nm und 640 nm. Mit erreichten Sensitivitäten, die nur durch die Luftstreuung begrenzt sind, wurde eine Dynamik von 14 Größenordnungen erzielt. Die kompakte Konstruktion wurde durch ein spezielles Achsdesign und über Faltung der Strahlengänge erreicht. Messunsicherheit und Instrumentesignatur wurden anhand von neu entwickelten Modellen und Simulationen analysiert. Darauf aufbauend erfolgten Optimierungen. Basierend auf dem Frequenzmultiplex-Prinzip wurde ein Konzept zur Ermöglichung paralleler Streulichtmessungen mit hoher Sensitivität und Dynamik entwickelt. Hiermit lässt sich das gestreute Licht unterschiedlicher Beleuchtungswellenlängen und/oder -polarisationen in verschiedenen Messkanälen gleichzeitig detektieren. Es wurde eine streulichtbasierte Analysemethode anisotroper Oberflächen eingeführt, die einen direkten Bezug zu optischen und rauheitsbeschreibenden Eigenschaften aufweist. Hiermit ließen sich erstmals Rauheitskomponenten unterschiedlicher Ursache bei ultrapräzisionsbearbeiteten diamantgedrehten Oberflächen als Funktion der Ortsfrequenz trennen. Der Einfluss von Anisotropie bei unterschiedlichen Beleuchtungswellenlängen wurde untersucht. Über Streulichtanalyse mit mehreren Beleuchtungswellenlängen wurde eine hochrobuste Rauheitscharakterisierung demonstriert. Hiermit ließen sich Kontaminationen auf beschichteten und unbeschichteten Substraten sowie Rauheitswachstum in Dünnschichtfilmen nachweisen. Es wurde gezeigt, dass sich Diamantschliffe über die Auswertung von 3D-Streulichtverteilungen charakterisieren lassen. Es können beispielsweise die Politurgüte einzelner Facetten sowie die optische Performance von Brillanten bewertet und klassifiziert werden.



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Oeder, Andreas;
System design of optical trapping setups, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 109 Bl., 32,88 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
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Ziel dieser Dissertation ist die Einführung und Verifikation eines Entwurfsprozesses für optimierte optische Pinzettensysteme. In diesem Prozess werden die Prinzipien aus dem klassischen Optikdesign verwendet und mit einem Modul zur Berechnung optischer Kräfte kombiniert. Dadurch wird es möglich, optimal angepasste Gesamtsysteme zu entwerfen. Diese Sichtweise auf optische Systeme für die Mikromanipulation ermöglicht ferner die Erweiterung des Anwendungsspektrums und die Entwicklung dieser Technologie hin zum kostengünstigen Einsatz im industriellen Umfeld. Die Nähe zur realen Anwendung wird erreicht, indem vorhandene Optikdesignsoftware zur Berechnung des Systemverhaltens genutzt wird und dessen Einflüsse auf die Kraftwirkungen in der optischen Falle auf dieser Grundlage bestimmt werden. Da gängige Optikdesignsoftware und deren Optimierungsverfahren mehrheitlich mit strahlenoptischen Modellen arbeiten, wird in dieser Arbeit die Kraftsimulation ebenfalls nach dem strahlenoptischen Ansatz berechnet. Aufkommende Technologien zur Herstellung optischer Freiformflächen gestatten es, auch unkonventionelle Bauelemente zu fertigen. Daraus ergeben sich im Design neue Freiheitsgrade, die zu neuen Systemkonfigurationen führen. Der Gedanke der Systemoptimierung wird in dieser Arbeit anhand von drei Beispielen dargestellt. Zunächst werden die Optimierungspotentiale eines konventionellen Mikroskopobjektivs aufgezeigt. Mit dem Design und erfolgreichen Test eines kompakten Pinzettensystems mit einem Arbeitsabstand von 650 mym wird die Leistungsfähigkeit des Konzeptes experimentell demonstriert. Ausblickend werden Ansätze für eine spezialisierte Optik für optische Fallen in Luft präsentiert. Durch den erbrachten Nachweis der Funktionalität kann das vorgestellte Entwurfskonzept als allgemeine Grundlage für die Entwicklung spezialisierter Optiken für optische Fallen betrachtet werden.



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Hofmann, Meike;
Opto-fluidische Mikrosysteme zur Partikelanalyse, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: VII, 161 S., 18,11 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Integration opto-fluidischer Messsysteme zur Partikelkonzentrationsmessung und Partikelgrößenanalyse in fließenden Suspensionen aus Wasser und Teststaub. Die untersuchten polydispersen Teststäube gemäß der Norm ISO 12103-1 in den Körnungen fein, mittel und grob bestehen aus Partikeln mit Größen zwischen 0,5 und 150 mym und weisen unterschiedliche Partikelgrößenverteilungen auf. Durch die Bestimmung des Mittelwertes und der Standardabweichung des Streulichtes und der Transmission wird die Partikelmassekonzentration und der Sauterdurchmesser als mittlerer Durchmesser der Partikelgrößenverteilung ermittelt. Bei ansteigenden mittleren Partikelgrößen verringert sich bei gleicher Partikelmassekonzentration das Signal-Rausch-Verhältnis, da sich der größte Teil des Streulichtes mit dem Anregungslicht überlagert. Um dennoch das Streulicht zur Partikelanalyse heranziehen zu können, wird der Ansatz der Talbotinterferometrie untersucht. Basierend auf dem Modell der Fresnelbeugung wird ein analytischer Simulationsansatz vorgestellt, mit dem das zu erwartende Signal in der Selbstabbildungsebene eines Gitters in Abhängigkeit der Partikelposition im Probenvolumen und dem Verhältnis von Partiklegröße zur Gitterperiode untersucht wird. Das Signal-Rausch-Verhältnis bei diesem Verfahren zeigt einen anderen Verlauf als bei der Streulicht- und Transmissionsmessung, so dass dieser Ansatz bei Partikelgrößen oberhalb von 10 mym und kurzen Messlängen von einigen hundert m zu besseren Ergebnissen führt. Auf den theoretischen Überlegungen und verschiedenen Simulationsansätzen basierend erfolgt die Konzeption integrierter Messsysteme zur Partikelanalyse nach dem Ansatz der planar integrierten Freiraumoptik. Ein System, das sowohl die Transmission als auch das gestreute Licht misst, wird demonstriert. Es ermöglicht die Bestimmung der Partikelmassekonzentration und des Sauterdurchmessers der drei Teststäube mit einer Nachweisgrenze besser als 1 mg/l. Für eine optimale Integration werden planare Strahler-Empfänger-Baugruppen verwendet, die ein VCSEL bei 850 nm als Lichtquelle und monolithisch integrierte segmentierte Photodioden enthalten. Die Integration des Gesamtsystems erfolgt in transparenten PMMA-Substraten. Der Entwurf eines integrierten Talbotinterferometers zur Partikelanalyse wird vorgestellt und die einzuhaltenden Toleranzen werden diskutiert.



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Jauernig, Uta;
Herstellung funktioneller Dünnschichtelemente auf den Stirnflächen von Lichtleitfasern mittels hochauflösender lithografischer Strukturierungsverfahren. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: 160 S., 19,56 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Technologien für lithografische Prozesse zur Herstellung von hochfrequenten diffraktiven Dünnschichtbauelementen direkt auf den Stirnflächen von Lichtleitfasern. Dazu müssen für die Prozessdurchführung auf Wafern optimierte lithografische Verfahren geeignet modifiziert werden. Dies betrifft sowohl die Herstellung der Schichten als auch die einzustellenden Prozessparameter sowie die Prozessführung. In Abhängigkeit von den eingesetzten Materialien und der Strukturdimensionierung können unterschiedliche Funktionalitäten der strukturierten Schichten erzeugt werden. Für die Belichtung kommen zwei Systeme zum Einsatz. Zur Herstellung von Strukturen mit Perioden größer 3 mym findet die direkt schreibende Laserbelichtung bei einer Wellenlänge von 442 nm Anwendung. Zur Erzeugung hochfrequenter Gitter mit Perioden kleiner 1 mym wird die DUV-Interferenzlithografie unter Nutzung eines bei einer Wellenlänge von 248 nm emittierenden Excimerlasers eingesetzt. Bei dieser Wellenlänge wird die interferenzoptische Strukturierbarkeit eines ursprünglich für die Elektronenstrahllithografie spezifizierten Resists untersucht, der aufgrund seiner Eigenschaften wie geringe Feuchteempfindlichkeit, hohe Langzeitstabilität, gute Haftung und vereinfachte Prozessführung bei der Entwicklung für die Herstellung von Strukturen auf den Stirnflächen von Lichtleitfasern besonders gut geeignet ist. Es werden die für die Realisierung hochfrequenter Gitterstrukturen geeigneten Belichtungs- und sonstigen Prozessierungsparameter für die Prozessführung auf Substratschichten aus unterschiedlichen Materialien ermittelt. Die Strukturierung metallischer Schichten auf den Stirnflächen von Lichtleitfasern führt zu faserbasierten Lithografiemasken, mit deren Hilfe mittels Faser-zu-Faser-Belichtung eine effiziente und reproduzierbare Fotolithografie auf Faserstirnflächen ermöglicht wird. Durch die direkte Oberflächenstrukturierung von Hochfrequenzgittern in auf die Stirnflächen von Quarzglaslichtleitfasern aufgebrachten hochbrechenden Schichten aus As35S65 mittels Excimerlaser-Interferenzlithografie entstehen effiziente fasergekoppelte Gitter mit hohem Brechungsindexkontrast. Es werden auf solchen Gitterstrukturen basierende Wellenlängen- und Polarisationsfilter entworfen, geeignete Belichtungsbedingungen ermittelt und die Eigenschaften von realisierten Strukturen mit Simulationsergebnissen verglichen.



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Hagemann, Malte;
Lichttechnische und elektrooptische Optimierung organischer Leuchtdioden, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: XI, 151 S., 20,25 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011
Parallel als Druckausg. erschienen

Diese Arbeit behandelt die lichttechnische sowie elektrooptische Optimierung von organischen Leuchtdioden (OLED) auf Basis löslicher Polymere. Hierfür wird zunächst die Lichtpropagation ausgehend von dem OLED Schichtsystem über die Auskoppeloptik und Strahlformungsoptik bis hin zur anwendungsbezogenen Nutzebene unterteilt. Für jeden Abschnitt erfolgt eine Beschreibung eines effektiven physikalischen Modells zur Berechnung der Lichtausbreitung und die dafür verwendete Softwarelösung. Unter Berücksichtigung der Merkmale für eine hochwertige Beleuchtung erfolgt eine Optimierung der Schichtdickenkonfiguration, Strukturierung der Polymeranode und Design von Primär- sowie Sekundäroptiken. Mit entscheidend für eine gute Optimierung ist die simultane Berücksichtigung der elektrischen Effekte (ohmsche Verluste in der Anode) sowie optischen Effekte (Absorption und Interferenz im Schichtsystem). Durch Anpassungen der Schichtdicken ist es möglich die Leuchtdichte des OLED Musters um den Faktor 1,23 zu erhöhen. Eine geeignete Strukturierung der Polymeranode mit metallischen Leiterbahnen führt zu Bauteilen, welche einen um Faktor 3 größeren Lichtstrom im Verhältnis zu den nicht strukturierten Bauteilen aufweisen. Mittels diffuser Primäroptik kann die Leuchtdichte der OLED um den Faktor 1,2 weiter gesteigert werden. Durch die in dieser Arbeit entwickelten anwendungsspezifischen Sekundäroptiken sowie einem innovativen OLED Treiber konnten erste Anwendungsfelder im Bereich der Beleuchtungstechnik mit organischen Leuchtdioden auf Basis löslicher Polymere realisiert werden.



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Kanka, Mario;
Bildrekonstruktion in der digitalen inline-holografischen Mikroskopie. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: XII, 113 S., 9,47 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011
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Ein kohärent beleuchtetes Pinhole erzeugt sphärische Wellenfronten, welche durch ein mikroskopisches Objekt beeinflusst werden. Das hinter dem Objekt entstehende Interferenzmuster heißt Hologramm und wird mit einem 2D-Bild-Detektor aufgezeichnet. In der digitalen inlineholografischen Mikroskopie wird mit einem Computer aus einem solchen Hologramm ein Bild des mikroskopischen Objekts rekonstruiert. Das 1. Rayleigh-Sommerfeld Beugungsintegral beschreibt die Wellenausbreitung in skalarer Näherung und eignet sich zur Rekonstruktion von Inline-Hologrammen für eine linsenlose Mikroskopie. Der numerische Aufwand ist aufgrund einer notwendigen Interpolation des Hologramms direkt abhängig von der optischen Auflösung im Objektbild. Bei Verwendung von 2D-Bild-Sensoren (CCD, CMOS) mit 4 Millionen oder mehr Pixel sowie handelsüblicher Desktop-PCs ist mit Rekonstruktionszeiten von mehreren Minuten und oft auch mit einem die Kapazitäten des Computers übersteigenden Speicherbedarf zu rechnen. In der vorliegenden Arbeit werden zwei neue Rekonstruktionsmethoden für die linsenlose digitale inline-holografische Mikroskopie vorgestellt. Diese Methoden berechnen das 1. Rayleigh-Sommerfeld Integral für sphärische Wellenfronten. Dabei wird das Hologramm ähnlich einem Schachbrett in identisch große Teilhologramme zerlegt. Diese Teilhologramme werden nacheinander phasenmodifiziert, interpoliert und zu einer neuen Wellenfront wieder zusammengefügt. Auf diese Weise sind die Anforderungen an den Speicher des Computers erheblich reduziert. Die Methoden führen die notwendige Interpolation des Hologramms indirekt im Fourier-Raum aus, sodass der numerische Aufwand nicht länger von der optischen Auflösung abhängt. Die erste der Methoden verursacht geringfügige Interpolationsartefakte, welche mit der zweiten, einer um den Faktor 2.5 langsameren Methode vermieden werden. Mit einer weiteren Methode zur Vorfilterung des Hologramms ist es nun auch möglich, einen beliebigen Ausschnitt der Objektebene zu rekonstruieren. Ein Desktop-PC (2.66 GHz) rekonstruiert ein Hologramm mit 4 Millionen Pixel in etwa 6 Sekunden. Spezielle Hardware-Komponenten wie Grafikkarten kamen dabei nicht zum Einsatz. In Experimenten wurden Hologramme von 1 my m großen Polymethylmethacrylat-Kugeln (PMMA) ohne abbildende Optik detektiert und Bilder dieser Kugeln mit einer NA von 0.7 rekonstruiert, wobei das lichtübertragende Medium Luft war (Brechungsindex n = 1). Das dabei rekonstruierte, erweiterte Bildfeld hatte einen Durchmesser von etwa 260 my m. Damit im Zusammenhang wird eine Dimensionierung für ein digitales inline-holografisches Mikroskop vorgeschlagen sowie die sich daraus ergebenden Grenzen und mögliche Erweiterungen diskutiert.



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Egloff, Thomas;
Ortsauflösendes Nah-Infrarot-Spektrometer basierend auf einem Mikro-Opto-Elektro-Mechanischem-System (MOEMS)
1. Aufl.. - München : Dr. Hut, 2011. - II, 139 S.. - (Optik) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2011

Die vorliegende Arbeit stellt Grundlagen, spezifische Effekte, das Design und die Realisierung von ortsauflösenden Gitterspektrographen (OGS) am Beispiel eines Systems mit einem mikromechanischen scannenden Gitter dar. Im Rahmen der geometrischen Optik lässt sich die Abbildung des OGS beschreiben. Die paraxialen Abbildungseigenschaften sind daraus ableitbar. Aus der Beschreibung der Abbildung folgt die gitter-induzierte Verzerrung, die mit der Charakteristik von realen Systemen übereinstimmt. Aus der theoretischen Analyse lassen sich Möglichkeiten zur Minimierung ableiten. Das Verständnis für das inkohärente Abbildungsverhalten und die paraxialen Abbildungseigenschaften sind wichtig für das Design von OGS. Ein Ansatz für einen neuartigen ortsauflösenden MOEMS-Spektrograph (OMS) wird untersucht. In diesem System wird ein mikro-opto-elektro-mechanisches Bauelement verwendet. Dieses besteht aus einem Reflexionsgitter, das in die Oberfläche eines mikromechanischen Scanners strukturiert wurde. Die Strahlung eines linienförmigen Objektbereichs wird durch das Gitter spektral aufgespalten und durch Drehung örtlich gescannt. Die Abbildung mit dem Gitter und die Drehung desselben rufen eine komplexe Verzerrung hervor. Diese ist in eine örtliche und eine spektrale Komponente separierbar und gut im Winkelraum zu analysieren. Der Inklinationswinkel des Gitters kann für die Minimierung der Verzerrung genutzt werden. Die örtliche Auflösung des scannenden Systemansatzes wird durch die minimale Scannfrequenz des Gitters und die maximale Detektor-Ausleserate begrenzt. Ebenso sind der Lichtleitwert und das Signal-zu-Rausch-Verhältnis limitiert und hängen von der spektralen Auflösung, der Gitterkonstante und der Gitterfläche ab. Die Systementwicklung beginnt beim mikromechanischen scannenden Gitter. Im anschließenden Optikdesign werden die Auswahl und die Dimensionierung eines optischen Designansatzes gezeigt. Mit Nebenbedingungen wird das Startsystem bezüglich der Zielspezifikationen optimiert. Die spektral breitbandige Abbildung der quasi-eindimensionalen Felder wird mit abschattungsfreien Schiefspieglern realisiert. Die paarweise kollinear angeordneten Spiegel werden mit Abstandshaltern, die auf den optischen Funktionsflächen aufliegen, positioniert. Die Charakterisierung der Abbildungsqualität von OGS wurde am Beispiel des OMS gezeigt. Die geringe Ausdehnung des Objektfeldes in einer Richtung muss bei der Auswahl der Messmethode für die Modulationsübertragungsfunktion berücksichtigt werden. Die Überlagerung der örtlichen Abbildung und der Aufspaltung des Spektrums sind bei der Charakterisierung ebenfalls zu beachten. Die Ermittlung der Abbildungsqualität lässt sich einfach über die Linienbildfunktion umsetzen. Diese ist abhängig von der Wellenlänge, dem Objektfeld und der Hauptrichtung des OMS. Das ortsauflösende MOEMS-Spektrometer erfasst die Spektren in irregulären örtlichen Abständen. Mit einem Algorithmus werden diese Daten in eine äquidistante spektrale Bildmatrix gewandelt. Aus der Analyse des Messprozesses wird eine effiziente Spektrenvorverarbeitung abgeleitet. Die Datenverarbeitung und die Funktion werden am Beispiel eines Demonstrationssystems zur Identifizierung von Kunststoffsorten gezeigt.



Fratz, Markus;
Herstellung polarisationsholografischer optischer Elemente durch Laserbelichtung in Azobenzen-Polymeren, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 143 S., 22,4 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Polarisationshologramme sind optische Elemente, deren Wirkung auf der Beeinflussung des Polarisationszustandes elektromagnetischer Wellen beruht. Eine Möglichkeit der Herstellung von Polarisationshologrammen besteht darin, mit Hilfe kurzwelligen, linear polarisierten Lichts (Wellenlänge kleiner 550 nm) Anisotropie in Azobenzen-Polymeren zu erzeugen. Die erzeugte Anisotropie ist nach der Belichtung makroskopisch als Doppelbrechung beobachtbar. Durch hochaufgelöste räumliche Variation dieser Doppelbrechung lassen sich Polarisationshologramme herstellen. Die vorliegende Arbeit beschreibt Verfahren der Berechnung und Herstellung von Polarisationshologrammen in Azobenzen-Polymeren. Zur Herstellung der Hologramme werden zwei experimentelle Methoden beschrieben und gegenübergestellt. Bei der Belichtung von Polarisationshologrammen wurden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. Einerseits wurde ein Belichter entwickelt, der darauf basiert, dass die Polarisationseigenschaften des Azobenzen-Polymers mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahls Punkt für Punkt manipuliert werden. Mit dieser Belichtungsmethode wird eine laterale Auflösung von 1,2 my erzielt. Es werden Hologramme erzeugt, die für zirkular polarisierte Strahlung wie reine Phasenhologramme wirken. Diese weisen Beugungseffizienzen von rund 80 % für die erste Beugungsordnung auf. Daneben wird erstmals eine Möglichkeit gezeigt, wie mit einem Polarisationshologramm zwei unterschiedliche Beugungsbilder erzeugt werden können, die mit Hilfe von Standardpolarisationoptiken abwechselnd ausgeblendet werden können.Andererseits wird eine Möglichkeit demonstriert, die die Belichtung von Polarisationshologrammen mit Hilfe eines Spatial Light Modulator (SLM) ermöglicht. Der SLM wird dazu mit Hilfe eines Mikroskopobjektivs verkleinert auf eine Polymer-Schicht abgebildet. Mit dieser Methode wird eine laterale Auflösung von 1,6 my erreicht. Bei der Herstellung von Polarisationshologrammen mit dieser Anordnung werden Beugungseffizienzen von 35 % in die erste Beugungsordnung erzielt bzw. 82 %, sofern höhere Beugungsordnungen mitberücksichtigt werden. Daneben werden erstmals Hologramme hergestellt, die in einer einzelnen optischen Schicht Betrag und Phase des gebeugten Strahls unabhängig voneinander manipulieren. Als Beispielanwendung derartiger Hologramme werden verschiedene Vortex-Strahlen generiert.



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Amberg, Martin;
Optische Mikrosysteme und Bauelemente für die Optofluidik, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 140 S., 6241 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
Parallel als Druckausg. erschienen

Inhalt dieser Arbeit sind Aspekte der Integration optischer Funktionen in die Optofluidik. Dies geschieht durch den Einsatz dynamischer hybrider planar integrierter freiraumoptischer (PIFSO) Systeme und integrierter diffraktiver Bauelemente für eine parallele Mikromanipulation mit einer optischen Pinzette.Für die optische Systemintegration wird der Ansatz der planar integrierten freiraumoptischen Systeme weiterentwickelt. Bei einer vollständigen diffraktive Implementierung stellt die Strukturgröße die Grenze für die Effizienz dar. Aufgrund der begrenzten minimalen Strukturgröße der Maskenlithographie ist die Effizienz dieser Systeme gering. Die Integration von hocheffizienten konventionellen Bauelementen stellt hohe Anforderungen an alternative Fertigungstechnologien. In dieser Arbeit wird als erweiterter Ansatz die Integration preiswerter "off-the-shelf" Komponenten wie Prismen oder rückverspiegelter sphärischer Linsen zur Effizienzsteigerung untersucht. Anhand unterschiedlicher Systemdesigns, einer Toleranzanalyse und Demonstratoren wird dieser Optimierungsansatz bewertet. In dieser Arbeit wird weiter die Integration von dynamischen modalen LC-Elementen in die PIFSO-Plattform diskutiert. Diese werden, wie die PIFSO-Systeme, mit planaren Fertigungstechnologien hergestellt, und sind deshalb für die Integration sehr gut geeignet. Die theoretischen Möglichkeiten des Systemansatzes zur Strahlablenkung und Fokuskorrektur werden untersucht, bewertet und demonstriert. Neben den dynamischen PIFSO-Systemen wurde auch die erweiterte Applikation optischer Pinzetten in der Optofluidik untersucht. Durch die Integration diffraktiver Bauelemente in die Kanalwand von mikrofluidischen Systemen können kompakte Systeme mit zusätzlichem Funktionsumfang zur parallelen Manipulation realisiert werden. Somit ist es z.B. möglich, mehrere Partikel gleichzeitig dreidimensional einzufangen oder im Fluss abzulenken. Dies wird anhand von Funktionsmustern gezeigt, die mit Polydimethylsiloxan (PDMS) realisiert wurden. Ein dritter, in einem Schritt abgeformter Demonstrator enthält sowohl die fluidischen Elemente als auch eine definierte optische Schnittstelle für die optische Pinzette. Aufgrund der neuen Schnittstelle kann der PDMS-Chip mit anderen Analysetools kombiniert werden. Alle diese Teilaspekte ermöglichen es dem Anwender optofluidische Systeme spezifisch zu optimieren.



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Teschke, Marcel;
Das interferometrische Phasenkontrastverfahren und seine Anwendung zur Herstellung diffraktiver optischer Elemente. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 190 S., 6,07 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
Parallel als Druckausg. erschienen

Zur flexiblen und günstigen Fertigung analoger Mikrooptik wurde ein interferometrisches Belichtungskonzept entworfen, welches als interferometrisches Phasenkontrastverfahren bezeichnet wird. Die vorliegende Arbeit beschreibt das interferometrische Phasenkontrastverfahren analytisch und mathematisch. Aus dem interferometrischen Phasenkontrast werden zusätzlich zwei Modelle entwickelt, mit denen auf Fourierfilterung basierende Phasenkontrastverfahren berechnet werden können. Mit Hilfe eines dieser Modelle wird die Phasenkontrastabbildung mittels Phasenverzögerung des gebeugten Lichtes abgeleitet. Bei der Optimierung des interferometrischen Belichtungsaufbaus wird ein neuer Typ von Halbtonmaske für die analoge Lithographie gewonnen. Aus dem physikalischen Wirkungsprinzip dieser neuen Halbtonmaske werden vier weitere Halbtonmasken abgeleitet, welche allesamt die günstige Fertigung analoger Mikrooptik ermöglichen.



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Hofbauer, Engelbert;
Optisches Verfahren zur zweidimensionalen Messung von Winkeln und Winkeländerungen bei großen Messabständen, 2008. - Online-Ressource (PDF-Datei: 141 S., 18,7 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008
Parallel als Druckausg. erschienen

In der vorliegenden Dissertation wird anhand einer konkreten Aufgabenstellung aus der industriellen Fertigung die Entwicklung eines neuen Messverfahrens und einer neuen Messvorrichtung zur zweidimensionalen Messung von Winkeln und Winkeländerungen vorgestellt. Herkömmliche, bereits im Einsatz befindliche Verfahren sowie alternative Methoden auf Basis weiterer physikalischer Prinzipien werden herangezogen und bewertet. Eine Lösung auf Basis eines so genannten vignettierenden Feldblendenverfahrens wird in seinem prinzipiellen Aufbau und seiner Funktionsweise beschrieben und die Eignung bezüglich der Aufgabenstellung untersucht. Dabei werden die theoretischen Grundlagen zunächst rein geometrisch-optisch dargestellt und darüber hinaus einer lichttechnischen Betrachtung mit natürlicher Vignettierung unterzogen. Die Beleuchtungsstärkeverteilung des sich im wesentlichen durch künstliche Vignettierung ergebenden Lichtflecks in der Bildebene, dem so genannten V-SPOT, wird in Abhängigkeit von verschiedenen Einflussgrößen analytisch hergeleitet.Darüber hinaus werden Intensitäts- und Schwerpunktsverschiebung innerhalb des V-SPOT durch Effekte wie geometrisch-optische Einflüsse, Abstrahlcharakteristik der Objektleuchtfläche in Abhängigkeit des Abstrahlwinkels sowie Leuchtdichteverteilung in Abhängigkeit des Ortes in der Objektebene durch numerische Simulation untersucht. Auf Basis dieser Grundlagen werden die theoretischen Untersuchungen von möglichem Messbereich, Linearität sowie physikalischer Auflösungsgrenze durchgeführt. Die theoretischen Untersuchungen werden mit experimentell ermittelten Messungen verglichen und Abweichungen diskutiert.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-14867/ilm1-2008000035.pdf
Wippermann, Frank;
Chirped refractive microlens arrays, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: 118 S., 7106 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Aspekten des Designs, der Herstellung und der Charakterisierung nichtregulärer Mikrolinsenarrays, für die in Anlehnung an weitere nichtperiodische Strukturen der englischsprachige Begriff "chirped microlens array" (cMLA) eingeführt wurde. Im Gegensatz zu klassischen - regulären - Mikrolinsenarrays, die aus identischen Linsen mit konstantem Abstand zueinander gebildet werden, bestehen cMLAs aus ähnlichen, jedoch nicht identischen Linsen, die mittels parametrischer Beschreibung deniert sind. Die Zelldefinition kann durch analytische Funktionen, numerische Optimierungsverfahren oder eine Kombination aus beiden gewonnen werden. Bei allen gechirpten Arrays hängen die Funktionen von der Position der jeweiligen Zelle im Array ab.insen mit konstantem Abstand zueinander gebildet werden, bestehen cMLAs aus ähnlichen, jedoch nicht identischen Linsen, die mittels parametrischer Beschreibung deniert sind. Die Zelldefinition kann durch analytische Funktionen, numerische Optimierungsverfahren oder eine Kombination aus beiden gewonnen werden. Bei allen gechirpten Arrays hängen die Funktionen von der Position der jeweiligen Zelle im Array ab. Die Loslösung von der starren Geometrie regulärer Arrays führt zu einer Erweiterung des klassischen Arraybegriffes und ermöglicht neue Freiheitsgrade im Design mikrooptischer Systeme. Der Schwerpunkt der Arbeit ist auf das Aufzeigen der neuen Designmöglichkeiten gerichtet, welche anhand von prototypenhaft umgesetzten Beispielsystemen erläutert werden. Anwendungsgebiete sind hierbei unter anderem die Verbesserung der Integrationsmöglichkeiten und die Optimierung der Funktionsparameter optischer Systeme. Exemplarisch werden hierzu optische Designs und Prototypen diskutiert, die unter anderem Anwendungen in der Strahlformung und der miniaturisierten Abbildungsoptik besitzen. Letzteres betrifft ein ultra-dünnes Kamerasystem, welches auf einem Sehprinzip von Insekten basiert und Baulängen kleiner als 250um ermöglicht. Hierbei findet ein cMLA Einsatz, welches die Korrektur außeraxialer Bildfehler und damit die Vergrößerung des Gesichtsfeldes der Kamera ermöglicht. Die das Array beschreibenden Funktionen können hierbei vollständig analytisch abgeleitet werden. Die Nutzung eines cMLA aus individuell angepassten Linsen ermöglicht damit erstmals, das bekannte Abbildungsprinzip von akademischen Prinzipprototypen zu Systemen mit optischen Parametern zu erweitern, die den Einsatzbedingungen industrieller Anwendungen genügen. Weiterhin wird ein Wabenkondensoraufbau auf Basis von cMLAs zur Strahlhomogenisierung behandelt. Im Gegensatz zu den zuvor aufgeführten Anwendungsbereichen von cMLAs steht hierbei die Interaktion der Gesamtheit aller Linsen des Arrays im Mittelpunkt, was im Besonderen zu neuartigen kohärenten Effekten führt. Die Nutzung nichtregulärer Arrays ermöglicht die Vermeidung der ansonsten auftretenden periodischen Intensitätsmaxima und -minima in der Homogenisierungsebene, was mit einer Verbesserung der Homogenität einhergeht. Wabenkondensoren auf Basis von cMLAs sind im Speziellen für Kurzpulsanwendungen in der Sensorik und Materialbearbeitung von Interesse, da andere homogenitätsverbessernde Maßnahmen nicht angewendet werden können. Für die Herstellung der Arraystrukturen werden das Reflow von Fotolack und die Laserlithographie genutzt, die an die Besonderheiten der cMLAs anzupassen waren. Dies betrifft im Speziellen Softwaretools zur Erstellung von Maskendaten für den Reflowprozess und von profilbeschreibenden Daten für die Laserlithographie, die im Vorfeld der Prototypenfertigung entwickelt wurden und als universelle Werkzeuge zur Verfügung stehen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-14795/ilm1-2007000339.pdf
Baumgart, Jörg;
Die Messung der Mikrogeometrie von rauhen technischen Oberflächen mit Streulicht, 2000. - 70 S Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2000

Bischoff, Jörg;
Beiträge zur theoretischen und experimentellen Untersuchung der Lichtbeugung an mikrostrukturierten Mehrschichtsystemen. - Getr. Zählung Ilmenau : Techn. Univ., Habil.-Schr., 2000

Nikolov, Susanne;
Diodengepumpte Erbiumlaser im augensicheren Bereich, 1996. - 144 S., [12] Bl. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 1996

Görlich, Steffen;
Untersuchung von Lichtwellenleitern bei Einkopplung intensiver Laserstrahlung unterhalb der Zerstörschwelle, 1992. - 120 Bl. Ilmenau : Techn. Hochsch., Diss., 1992

Jahn, Rainer;
Sichtprüfgerät zur Beurteilung der Erkennbarkeit von Objekten geringen Kontrastes unter atmosphärischen Bedingungen, 1989. - Getr. Zählung Ilmenau : Techn. Hochsch., Diss., 1989
Enth. außerdem : Thesen

Rothe, Stephan;
Einsatzmöglichkeiten von Lichtemitterdioden als Strahlungsquellen in Geräten zur digitalen Schwarzweiß- und Colorbildaufzeichnung auf fotgrafische Materialien. - Ilmenau, 1988. - 80, 5 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1988

Enth. außerdem: Thesen

Haferkorn, Heinz;
Bewertung optischer Systeme. - Berlin : Deutscher Verlag der Wissenschaften. - 573 Seiten. - (Physikalische Monographien)
Technische Hochschule Ilmenau, Habilitationsschrift 1986

ISBN 3-326-00000-6
Literaturverz. S. [557] - 565

Körner, Klaus;
Über ein Drehreflektor-Interferometer für die Infrarot-Fourier-Spektroskopie unter besonderer Beachtung geometrischer Einflußgrößen. - Ilmenau, 1986. - 105 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1986

Enthält Thesen

Glaubitz, Ulrich;
Ein Beitrag zur Theorie und Synthese holographisch abbildender Elemente. - Ilmenau, 1985. - 163 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Dissertation 1985


Reschke, Elke;
Ein Beitrag zur Anwendung der Analogrechentechnik bei der Bewertung optischer Systeme, 1977. - 94, [55] Bl. : Ilmenau, Techn. Hochsch., Diss., 1977

Richter, Wolfgang;
Zur automatischen Korrektion optischer Systeme, 1972. - II, 114 Bl. : Ilmenau, Techn. Hochsch., Diss., 1972

Haferkorn, Heinz;
Zur Vorrechnung mehrlinsiger optischer Systeme. - Ilmenau. - 148 Blätter
Technische Hochschule Ilmenau, Habilitationsschrift 1969