Dissertationen, Habilitationsschriften

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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://dx.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