FORSCHUNGSPROGRAMM OPTISCHE TECHNOLOGIEN

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

Download "FORSCHUNGSPROGRAMM OPTISCHE TECHNOLOGIEN"

Transkript

1 [Schriftenreihe der Landesstiftung Baden-Württemberg] FORSCHUNGSPROGRAMM OPTISCHE TECHNOLOGIEN der Landesstiftung Baden-Württemberg Zwischenberichte aus den Forschungsprojekten

2 Wissenschaft & Forschung Impressum Forschungsprogramm Optische Technologien der Landesstiftung Baden-Württemberg Zwischenberichte aus den Forschungsprojekten Herausgeberin: Landesstiftung Baden-Württemberg ggmbh Richard-Wagner-Straße 51, Stuttgart Internet: Verantwortlich: Rudi Beer Für die Darstellung der einzelnen Forschungsprojekte sind die Projektleiter verantwortlich. Abbildungen: Landesstiftung Baden-Württemberg ggmbh und Projektpartner Gestaltung: BPPA, Stuttgart Druck: Druckerei Mack, Schönaich September 2005, Stuttgart Schriftenreihe der Landesstiftung Baden-Württemberg; 15 ISSN

3 FORSCHUNGSPROGRAMM OPTISCHE TECHNOLOGIEN der Landesstiftung Baden-Württemberg Zwischenberichte aus den Forschungsprojekten 3

4 Wissenschaft & Forschung Inhalt Forschungsprogramm Optische Technologien der Landesstiftung Baden-Württemberg Zwischenberichte aus den Forschungsprojekten Vorwort 6 Geleitwort 7 [2001] 9 Ausschreibung 2001:Design optischer Systeme Entwurf und Realisierung hochauflösender fokusinvarianter optischer Systeme mittels Wellenfrontkodierung und Adaptive Phasenplatten für fokusinvariante optische Systeme 10 Holografische Endoskopie für 3D-Untersuchungen 12 Messtechnik und Bildverbesserung mit Adaptiver Membranspiegel-Optik 14 Mikrooptische scannende Laserstrahl-Führungssysteme für endoluminale Anwendungen 16 Mikrooptische Systeme für die lasergestützte minimalinvasive Verbrennungsdiagnostik 18 Rigorose numerische Simulation in Optik-Design und hochauflösender Messtechnik 20 Ausschreibung 2001:Neue Laserstrahlquellen Halbleiter-Scheibenlaser 22 [2002] 25 Ausschreibung 2002:Aktive Optik Aktive Mikro-Manipulation 26 Elektrisch gesteuerte Benetzung für adaptive Mikrolinsen 28 Erzeugung und Adaptation dynamischer kohärenter Masken für den aktiven optischen Form- und Verformungsvergleich 30 Grundlegende Untersuchungen zur Herstellung hochpräziser Komponenten durch schnelles Heißprägen anorganischer Gläser für Anwendungen in optischen Übertragungstechnologien und Systemen der aktiven Optik 32 Integrations- und Präzisionstechnologien für aktive optische Spiegelelemente 34 4

5 [2003/2004] 37 Ausschreibung 2003/2004: Optische Zellsensorik und Zellaktorik FRET in TIRFM: Räumlich und zeitlich hochauflösende Detektion von Protein-Protein-Interaktionen in Zelladhäsionskomplexen 38 Hochauflösende, isotrope Fluoreszenzmikroskopie in extrem streuenden Proben 40 Neue 4Pi-Kontraste zur Abbildung lebender Zellen 42 Nicht-invasive Darstellung menschlicher Hirnfunktionen mittels Diffusing-Wave-Spectroscopy (DWS) 44 Visualisierung dynamischer Prozesse bei der Zelldifferenzierung durch kontrastverstärkende Ramanmikroskopie und zeitaufgelöste Fluoreszenzmikroskopie 46 Ausschreibung 2003/2004: Optische Systeme für den Terahertzbereich Entwicklung eines kompakten Mikrospektrometers für den Terahertzbereich 48 Ausschreibung 2003/2004: Adaptive Optiken ohne mechanische Aktoren Adaptive Linsenarrays mit variablem Abstand 50 Magnetisch verstellbare Adaptive Linsen auf Basis von Nanopartikeln 52 Maßgeschneiderte hochdispersive Dünnfilmfilter für Laserscanning-Anwendungen 54 Thermisch aktivierte Bauelemente für die adaptive Optik 56 Mitglieder Photonik-Zentrum der Landesstiftung Baden-Württemberg 58 Gutachter Förderprogramm Forschung Optische Technologien der Landesstiftung Baden-Württemberg 59 5

6 Wissenschaft & Forschung Vorwort Baden-Württemberg ist ein hochentwickelter Standort, der weltweit zu den Spitzenregionen zählt. Die Landesstiftung als eine der größten Stiftungen Deutschlands hat es sich zum Ziel gesetzt, in die Zukunft Baden-Württembergs und seiner Menschen zu investieren und damit zur Zukunftssicherung dieses Standorts beizutragen. Naturgemäß spielt hierbei der Bereich der Forschung eine zentrale Rolle. Erfolgreiche Forschung wirkt gleichsam als Schrittmacher in Richtung Zukunft. Herbert Moser MdL, Geschäftsführer der Landesstiftung Baden-Württemberg Eine im Auftrag der Landesstiftung von der Unternehmensberatung Roland Berger & Partner im Jahr 2000 erstellte Studie zum Thema Zukunftsinvestitionen in Baden-Württemberg belegte u.a. eindrucksvoll die Spitzenpositionen in Wirtschaft und Wissenschaft im Bereich der optischen Technologien im Land. Diese Spitzenposition gilt es nachhaltig zu stärken und auszubauen. Bereits im Jahr 2001 hat die Landesstiftung das Forschungsprogramm Optische Technologien ins Leben gerufen. Im Rahmen dieses Forschungsprogramms wurden in den Jahren 2001, 2002 und 2003/2004 drei wissenschaftlich begutachtete Ausschreibungen durchgeführt, über die 23 wissenschaftlich hochkarätige Forschungsprojekte mit großem Innovationspotenzial mit einem Projektvolumen von rd. 9 Mio. Euro für Baden-Württemberg identifiziert und in Auftrag gegeben wurden. Zur Identifikation der Forschungsthemen hat die Landesstiftung das Photonik-Zentrum eingerichtet, in dem Experten auf dem Gebiet der optischen Technologien aus Industrie und Wissenschaft mitwirken. Durch dieses Gremium war es möglich, strategische Forschungsfelder im Bereich der Photonik unter Berücksichtigung nationaler und internationaler Entwicklungen zu identifizieren und diese unter besonderer Berücksichtigung der baden-württembergischen Struktur in Wissenschaft und Wirtschaft in konkrete Forschungsprogramme umzusetzen. Die Projektträgerschaft für die Ausschreibungen wurde dem Kompetenznetz Photonics BW e.v. übertragen. Die vorliegende Broschüre soll einen Überblick über das Förderprogramm geben und über die Ziele und den Stand der Forschungsprojekte aus den ersten drei Ausschreibungen informieren. Herbert Moser MdL Geschäftsführer 6

7 Geleitwort Photonics BW e.v. ist ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderter, gemeinnütziger eingetragener Verein zur Förderung der optischen Technologien in Forschung, Entwicklung und Anwendung, Aus- und Weiterbildung sowie Marketing und Öffentlichkeitsarbeit in Baden-Württemberg. Photonics BW e.v. wurde im Juli 2000 gegründet und vereint heute bereits 40 Mitglieder aus der Industrie, KMU und Wissenschaft sowie aus der Finanz- und Beratungsbranche. Photonics BW ist seit 2001 Projektträger im Rahmen des Förderprogramms Forschung Optische Technologien der Landesstiftung Baden-Württemberg ggmbh. Die optischen Technologien haben sich zu den bedeutendsten Technologien unserer heutigen Industrie- und Informationsgesellschaft entwickelt. Die Vielzahl der Entwicklungen und Anwendungen rund um das Licht ließen den Begriff der Photonik in Analogie zur Elektronik entstehen. Entsprechend der Deutschen Agenda Optische Technologien für das 21. Jahrhundert werden hierunter die Gesamtheit aller physikalischen, chemischen und biologischen Naturgesetze und Technologien zur Erzeugung, Verstärkung, Formung, Übertragung, Messung und Nutzbarmachung von Licht vom extremen ultravioletten bis zum infraroten Spektralbereich zusammengefasst. In nahezu allen Bereichen werden Aufgaben zunehmend mit optischen Technologien gelöst, enthalten Produkte mehr und mehr optische Komponenten als Schlüsselbausteine. Darüber hinaus bilden die optischen Technologien vielfach die Grundlage und Voraussetzung für weitere technologische Entwicklungen und Anwendungen. Dem Photon wird deshalb in diesem Jahrhundert eine vergleichbare Bedeutung zugesprochen wie dem Elektron im vergangenen Jahrhundert. In der Kommunikationstechnik beispielsweise haben die optischen Technologien aufgrund ihrer um ein Vielfaches höheren Übertragungsbandbreite auf längeren Verbindungsstrecken die Kupferkabel verdrängt. So werden heute bereits über 90 % des weltweit ständig wachsenden Internet-Datenaufkommens mit Hilfe von Lasern und Glasfasernetzen übertragen. Mit der Wavelength-Division-Multiplexing-Technik werden künftig Datenübertragungsraten von 3,2 Terabit/s über eine einzige Glasfaser möglich das entspricht etwa 40 Millionen Telefonkanälen. In der Fertigungstechnik, z. B. der Automobil- und Maschinenbauindustrie, ist der Laser zu einem unentbehrlichen Werkzeug geworden und hat zahlreiche herkömmliche Verfahren substituiert. Seine Vorzüge liegen in der hohen Bearbeitungsqualität, Produktivität und Flexibilität sowie der guten Automatisierbarkeit. Mit dem Laser können unterschiedlichste Bearbeitungsverfahren, wie das Trennen, Fügen, Bohren, Beschriften, Formen, Oberflächenbehandeln sowie Strukturieren und Abtragen, durchgeführt werden. Ein Beispiel ist das Remote Welding, mit dem künftig Automobilkarosserien mit höchsten Schweißgeschwindigkeiten und minimalen Positionierzeiten gefertigt werden. Die Entwicklung neuer Strahlquellen mit höherer Leistung, besserer Fokussierbarkeit sowie kürzeren Pulsen bis in den Femtosekunden-Bereich werden auch weiterhin neue Anwendungen sowohl im makroskopischen als auch im mikroskopischen Bereich erschließen. Auch in der Medizin hat sich der Laser als vielseitiges Instrument für chirurgische Anwendungen etabliert und ermöglicht hier minimalinvasive und patientenschonende Eingriffe selbst in sensibelste Bereiche wie z. B. dem Auge. 7

8 Wissenschaft & Forschung So ist die Femto-LASIK zur Korrektur von Fehlsichtigkeiten ein in den USA seit Jahren bewährtes Verfahren und befindet sich gegenwärtig im europäischen Raum in der Einführung. Optische Technologien helfen auch, neue Erkenntnisse über Entstehung und Heilung von Krankheiten zu gewinnen. In der Pharmaindustrie beschleunigen z. B. optische Screening- Verfahren die Entwicklung von Medikamenten mit verbesserter Wirksamkeit bei gleichzeitiger Senkung der Kosten. Mit der Fluoreszenzmikroskopie werden die Visualisierung komplexer dynamischer Prozesse in lebenden Systemen und die Analyse zugrunde liegenden Mechanismen möglich. Anwendungspotenziale liegen beispielsweise in der Evaluation neuer Therapeutika zur Behandlung von Tumorerkrankungen sowie in der Entwicklung regenerativer Therapien. Die optische Messtechnik trägt maßgeblich zur Qualität und Sicherheit moderner industrieller Fertigungsprozesse in den unterschiedlichsten Branchen bei. In die Fertigungslinie integrierte optische Mess- und Prüfverfahren ermöglichen eine Rückkopplung vielfältigster Prozessdaten in Qualitätsregelkreise in Echtzeit, so dass Abweichungen in der Fertigung rechtzeitig erkannt und Korrekturen vorgenommen werden können. Dadurch können enge Fertigungstoleranzen eingehalten und Ausschuss bzw. Nacharbeit vermieden werden. Oberflächen beispielsweise können mit Hilfe der Laser-Interferometrie berührungslos mit einer Auflösung im Nanometerbereich vermessen werden und ermöglichen so die Herstellung hochpräziser Komponenten oder die hochdynamische Messung von Bauteilschwingungen und -verformungen. In der Elektronikbranche können mit Hilfe der Lithografie Halbleiterstrukturen von derzeit bis zu 55 nm erzeugt werden, wodurch die zunehmende Miniaturisierung von Schaltkreisen und die Entwicklung von immer leistungsfähigeren Computern überhaupt erst ermöglicht wird. Mit der EUV-Lithografie werden künftig sogar Strukturgrößen von unter 35 nm angestrebt. Besondere Aufmerksamkeit erfahren derzeit optische Technologien im Wellenlängenbereich zwischen 30 und 3000 µm, deren sog. Terahertz-Strahlen Materie ähnlich wie Röntgenstrahlen durchdringen, aber als ungefährlich gelten. Damit eröffnet sich der Terahertz-Technologie ein großes und hochinteressantes Anwendungsspektrum, z. B. in der Sicherheitstechnik, der medizinischen Diagnostik und den Materialwissenschaften. biegsame Anzeigeelemente bereits in ersten Produkten wie z. B. Mobiltelefone oder Digitalkameras eingesetzt. In Zukunft werden OLEDs großflächige Displays hoher Brillanz sowie völlig neue Beleuchtungskonzepte ermöglichen. Im Optik-Design können durch die weitere Nutzung von Diffraktions- und Polarisationseffekten, Freiformflächen und mikrostrukturierten Oberflächen neuartige abbildende und nicht-abbildende optische Komponenten mit deutlich besseren Eigenschaften für die jeweilige Applikation entwickelt oder spezielle Funktionen überhaupt erst möglich gemacht werden. Die optischen Technologien besitzen eine hohe wirtschaftliche Bedeutung und große Hebelwirkung. Schon heute lassen sich etwa 15 % der Arbeitsplätze in der verarbeitenden Industrie mittelbar oder unmittelbar den optischen Technologien zuordnen: das sind über eine Million Arbeitsplätze allein in Deutschland. Nach einer Schätzung des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) sind in Deutschland derzeit in der Herstellung optischer Technologien etwa Menschen beschäftigt, die einen Jahresumsatz von rund 10 Mrd. Euro erwirtschaften. Optische Technologien aus Deutschland nehmen international vielfach eine Spitzenposition ein. Besonders erfolgreich ist die deutsche Laserbranche, die bei den Laserstrahlquellen einen Weltmarktanteil von rund 40 % und bei Lasersystemen von etwa 25 % vorweisen kann. Als eine der wenigen Branchen konnten die optischen Technologien auch in wirtschaftlich schwierigen Zeiten weiter wachsen und z. T. Wachstumsraten im zweistelligen Prozentbereich erzielen. Und auch für die kommenden Jahre rechnen Experten mit einem jährlichen Wachstum von rund 10 %. Baden-Württemberg verfügt traditionsgemäß über eine herausragende industrielle und wissenschaftliche Infrastruktur insbesondere auch im Bereich der Photonik. Diese Position gilt es auch in Zukunft international zu verteidigen und durch geeignete förderpolitische und strukturelle Maßnahmen nachhaltig zu stärken und auszubauen. Dr. Andreas Ehrhardt Dipl.-Ing. (FH) Boris Stephan Geschäftsführer F+E-Projekt-Controlling Photonics BW e.v. Ein großer Wachstumsmarkt liegt in der Beleuchtungstechnik. Leuchtstarke weiße Leuchtdioden (LEDs) werden Glühlampen zunehmend ablösen und aufgrund des deutlich besseren Wirkungsgrads enorme Einsparungen an elektrischer Energie ermöglichen. Displays auf Basis organischer Leuchtdioden (OLEDs) werden als sehr energieeffiziente, dünne und sogar 8

9 ausschreibung

10 Wissenschaft & Forschung [2001] Projekt: Ausschreibung 2001: Design optischer Systeme Entwurf und Realisierung hochauflösender fokusinvarianter optischer Systeme mittels Wellenfrontkodierung und Adaptive Phasenplatten für fokusinvariante optische Systeme Hochschule Aalen, Abteilung Optoelektronik Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart Wird ein optisches Abbildungssystem defokussiert, so wird das Bild aufgrund der begrenzten Schärfentiefe unscharf (Abb. 1 links und Mitte). Dies ist besonders in der industriellen Bildverarbeitung nachteilig, da damit eine Einschränkung der Objektlage verbunden ist. Die Schärfentiefe kann zwar durch Abblenden des Objektivs erhöht werden, jedoch muss dann ein entsprechender Lichtverlust in Kauf genommen werden, der bei kurzen Belichtungszeiten in den meisten Anwendungen nicht toleriert wird. kontinuierlich anzupassen. Im Rahmen des Projekts werden an der Hochschule Aalen zwei verschiedene Ansätze für die Realisierung solcher Phasenmasken verfolgt. Zum einen wird in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Optik (ITO) an der Universität Stuttgart adaptive Membranspiegel entwickelt und untersucht, die so deformiert werden können, dass die verursachte Wellenfront den gewünschten kubischen Verlauf hat. Zum andern werden gegeneinander verschiebbare Phasenplatten mit speziell geformten Oberflächen untersucht, die Abb. 1 Fokussiertes (links) und defokussiertes Bild (Mitte) eines konventionell aufgenommenen Streifenmusters. Rechts ist das mit Hilfe einer adaptiven, kubischen Phasenmaske aufgenommene und invers gefilterte Bild des defokussierten Streifenmusters dargestellt. Wird eine transparente Platte mit kubischer Oberfläche (kubische Phasenplatte) in die Austrittspupille des Abbildungssystems gesetzt, so bewirkt die Phasenplatte zunächst eine zusätzliche Bildverschlechterung. Durch inverse Filterung des Bildes kann jedoch eine Bildqualität restauriert werden, welche dem fokussierten Bild sehr nahe kommt (Abb. 1 rechts). Mit diesem Verfahren kann eine Verbesserung der Schärfentiefe des optischen Abbildungssystems von mindestens einem Faktor fünf erreicht werden. Je größer der gewünschte Erweiterungsfaktor für den Schärfentiefenbereich ist, umso stärker muss jedoch die Phasenplatte sein. Dadurch werden in das Abbildungssystem zusätzliche Bildfehler eingeführt, die durch den Filterprozess nicht vollständig kompensiert werden können. Diese Bildfehler hängen direkt von der Stärke der verwendeten Phasenplatte ab. Es ist deshalb wünschenswert, für jede Anwendungssituation die passende Phasenplattenstärke zu wählen, um einen optimalen Kompromiss zwischen Schärfentiefenbereich und Restbildfehlern zu erhalten. Adaptive Phasenplatten erlauben es, die Phasenplattenstärke aufeinandergelegt sich in der Grundposition in ihrer Wirkung kompensieren (Abb. 2 oben). Werden (Abb. 2 unten) die Phasenplatten relativ zueinander verschoben, so ist die Wirkung des Phasenplattenpaares die gleiche wie die einer kubischen Phasenplatte. Der effektive kubische Anteil ist dabei umso größer, je stärker die Phasenplatten gegeneinander verschoben sind. Die Verschiebung ist in der Größenordnung von einigen zehntel Millimetern und kann so eingestellt werden, dass die gewünschte kubische Wirkung entsteht. Im Rahmen des Projekts werden im Zentrum für optische Technologien an der HTW Aalen Fertigungsverfahren entwickelt und untersucht, um solche Phasenplatten (Freiformflächen) mit optischer Genauigkeit herzustellen. Das Prinzip der variablen Phasenplatten wurde zum Patent angemeldet. Ein Demonstrator mit entsprechenden Phasenmasken wurde hergestellt, um den praktischen Einsatz mit Herstellern von Barcode-Lesegeräten und Autofokussystemen zur Abstandsmessung zu erproben. Der Technologietransfer erfolgt durch das Technologie-Lizenz-Büro (TLB). 10

11 Ferner wird im Projekt untersucht, wie der inverse Filterprozess durch den Kohärenzgrad der Beleuchtung beeinflusst wird. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn das Verfahren in der Mikroskopie eingesetzt wird, wo teilkohärente Beleuchtung vorliegt. Da kommerziell erhältliche Software-Programme für die notwendigen physikalisch-optischen Simulationen nicht oder nur unzureichend einsetzbar sind, wurde im Rahmen des Projekts das Simulationsprogramm PHYOS (physical simulation of optical systems) entwickelt. Das Simulationsprogramm simuliert die Abbildung optischer Systeme wellenoptisch und verarbeitet sowohl Phasen- als auch Amplitudenobjekte. Diese können mathematisch modelliert oder auch als Bilder über eine CCD- Kamera eingelesen werden. Das Programm PHYOS kann als Entwicklungswerkzeug zur Optimierung von Phasenplatten für fokusinvariante optische Systeme eingesetzt werden und umfasst folgende Merkmale: > Simulation realer optischer Systeme mit Abbildungsfehlern > kompatibel mit ZEMAX > kohärente, teilkohärente und inkohärente Abbildung > monochromatische und polychromatische Abbildung > Systeme mit feldabhängigen Bildfehlern > Phasenkontrastabbildung > Berechnung und Darstellung von OTF (optische Transferfunktion) PSF (point spread function) und MTF (modulation transfer function) > inverse Filterung im Frequenzraum > inverse Filterung im Ortsraum > Rauschunterdrückung durch Wienerfilter Abb. 2. Variable Phasenmaske. Oben Phasenmaske in der neutralen Grundstellung. Unten Phasenmaske mit kubischer Wirkung. Die Modellierung des Abbildungssystems selbst erfolgt durch das Optikdesign-Programm ZEMAX. Das Programm PHYOS übernimmt die Systemdaten als Zernike-Koeffizienten formatgerecht in Form von ASCII-Dateien. Experimentelle Ergebnisse können mit den Simulationsmodellen verglichen werden. 11

12 Wissenschaft & Forschung [2001] Projekt: Ausschreibung 2001: Design optischer Systeme Holografische Endoskopie für 3D-Untersuchungen Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart Endoskopische Untersuchungen gewinnen sowohl im Maschinenbau, der Fein- und Mikrotechnik als auch in verschiedenen Bereichen der Medizin zunehmend an Bedeutung. Vielversprechende Anwendungen sind u.a. in der zerstörungsfreien Prüfung von Innenräumen technischer Komponenten zu finden, die sich einer konventionellen Beobachtung entziehen. Die Ermittlung geometrischer Eigenschaften an schwer zugänglichen Stellen ist insbesondere im Verkehrsmittelbau von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Durch die Kombination von Endoskopie und holografischer Interferometrie lassen sich zusätzlich festkörpermechanische Daten wie z.b. Dehnungsfelder und Materialparameter gewinnen, so dass sich das Anwendungsgebiet klassischer endoskopischer Prinzipien deutlich erweitert. Die holografische Interferometrie ist eine berührungslose und flächenhafte kohärente Messtechnik. Sie wurde in den vergangenen 30 Jahren zur Messung von Formen, statischen und dynamischen Formänderungen, Dehnungen und Dichteverteilungen erfolgreich eingesetzt. Mit holografischer Interferometrie werden zwei oder mehrere Wellenfelder, die zu verschiedenen Zeiten holografisch registriert wurden, miteinander verglichen. Durch die Weiterentwicklung der elektronischen Bildsensoren (CCD, CMOS) und der digitalen Bildverarbeitung konnten sich Verfahren der digitalen Holographie etablieren. Nach der Registrierung und Speicherung der Hologramme auf dem Bildsensor bzw. im Computer erfolgt die Rekonstruktion durch eine digitale Simulation der Propagation des Wellenfeldes. Die Technik erlaubt einen weitaus höheren Grad an Automatisierung und Miniaturisierung als die konventionelle Holografie. Pulslaser erlauben es, die Messzeit drastisch zu verkürzen (z.b. auf wenige Nanosekunden) und unerwünschte Störungen zu eliminieren, so dass dynamische Prozesse messbar sind. Bei der gepulsten digitalen Holografie werden in kurzem zeitlichem Abstand zwei oder mehrere Hologramme eines Objektes auf einem CCD-Chip registriert. Durch den interferometrischen Vergleich dieser Wellenfronten kann auf eine lokale Veränderung des Objektes infolge von dynamischen Verschiebungen geschlossen werden. Daher kann die gepulste digitale Holografie neben der flächenhaften Messung von Verformungen, vorteilhaft für die Schwingungsanalyse an mechanischen Bauteilen eingesetzt werden. Zur Untersuchungen des dreidimensionalen Schwingungsverhaltens von Objekten ist es notwendig, die Form des zu messenden Objekts zu kennen, was ebenfalls mit einer auf digitaler Holographie basierenden Methode erreicht wird. Die in dem Projekt Holografische Endoskopie für 3D-Untersuchungen entwickelten Methoden erlauben es, das Anwendungsfeld endoskopischer Techniken im Hinblick auf dynamische Verformungen (z.b. Schwingungen) an schwer zugängliche Stellen zu erweitern. Durch die drastisch verringerte Messzeit von wenigen Nanosekunden (Einzelimpuls) bzw. Mikrosekunden (Pulsabstand) erscheinen Untersuchungen im industriellen Umfeld realistisch. Im ersten Teil wurde die bereits am Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart entwickelte Aufnahmetechnik für den endoskopischen Einsatz erweitert und optimiert. Es wurde die Pulsholografie mit kommerziell erhältlichen starren und flexiblen Endoskopen proximal untersucht. Um die Fähigkeit des endoskopischen Systems zu prüfen, wurden Messungen an verschiedenen Teilen durchgeführt. Als starres Endoskop wurde ein Swing Prism Borescope der Fa. Karl Storz mit einer Länge von 0,5 m und einem Durchmesser von 6 mm verwendet. Weitere Untersuchungen wurden mit einem flexiblen Endoskop angestellt. Zu diesem Zweck erfolgte die Integration eines Gerätes der Fa. Schölly in eine Anordnung für gepulste digitale Holografie. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich, wenn der holografische Sensor distal angekoppelt wird und direkt in das Objekt eingeführt wird. Damit ergeben sich eine Reihe von praktischen Vorteilen für die 3D-Form- und Verformungsmessung mittels Endoskopie. Vorraussetzung ist jedoch eine drastische Miniaturisierung des holografischen Messkopfes, um es in entspre- 12

13 chende Kavitäten (z.b. Motoren-, Turbinen- oder Körperhohlräume) einführen zu können. Eine sehr kleine Kamera wurde in einem miniaturisierten holografischen Messkopf eingesetzt. Der Durchmesser beträgt in diesem Fall lediglich 7 mm (Abb. 1). Faser. Referenz Faser CCD, 752 x 582 Pixel Pixelgröße: 3.2 µm x 3.1 µm Objektsbeleuchtung Apertur Linse Abb. 1: Prototyp eines miniaturisierten holografischen Messkopfs mit Kamera, Durchmesser 7 mm. Als Lichtquelle wurde ein frequenzverdoppelter Nd:YAG-Pulslaser mit einer Wellenlänge von 532 nm und einer Pulslänge von 10 ns bei einer Frequenz von 20 Hz verwendet. Es wurden bereits erste Messungen durchgeführt. Ein Beispiel ist in Abb. 2 dargestellt. Es ist auch realistisch, das System noch weiter zu miniaturisieren und die Laserquelle ebenfalls in den Messkopf zu integrieren. Damit gelangt die Entwicklung von sehr kleinen und autonomen Messrobotern, die gezielt an schwer zugänglichen Stellen messen, in Reichweite. Referenzen: [1] S. Schedin, G. Pedrini, H.J. Tiziani, F.M. Santoyo, "All-fibre pulsed digital holography," Opt. Comm. 165, , [2] S. Schedin, G. Pedrini, H. J. Tiziani, "A comparative study of various endoscopes for pulsed digital holographic interferometry", Applied Optics-OT, Volume 40, Issue 16, , June 2001 [3] G. Pedrini, M. Gusev, S. Schedin, H. J. Tiziani, "Pulsed digital holographic interferometry by using a flexible fiber endoscope", Optics and Laser in Engineering 40, S , 2003 [4] G. Pedrini, I. Alexeenko, H. J. Tiziani, "Pulsed endoscopic digital holographic interferometry for investigation of hidden surfaces", Proc. SPIE, Vol 4933, , 2003 [5] G. Pedrini, I. Alexeenko, "Miniaturised optical system based on digital holography", Proc. SPIE, Vol 5503, , [6] G. Pedrini, I. Alexeenko, W. Osten, Gepulste digitale Holografie für Schwingungsmessungen an schwer zugänglichen Oberflächen, Tech. Mess. 3, , 2005 Defekt Abb. 2: Schwingungsmessung eines Objekts mit Defekt. Schwingungsfrequenz 2350 Hz. Streifenbild (a). Pseudo-3D Darstellung des Schwingungsvorgangs (b). 13

14 Wissenschaft & Forschung [2001] Projekt: Ausschreibung 2001: Design optischer Systeme Messtechnik und Bildverbesserung mit Adaptiver Membranspiegel-Optik Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart Hochschule Aalen Ziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung von innovativen Verfahren für die Messtechnik und Bildverbesserung mit Hilfe von adaptiver Optik.Dabei kommen neuartige adaptive Bauteile zum Einsatz, die zum Teil im Rahmen des Projektverbundes neu entwickelt und realisiert wurden. Mit adaptiven Optiken können Wellenfronten gezielt verformt werden.in den letzten Jahren wurden neuartige Membranspiegel entwickelt, die sich durch Schnelligkeit, Robustheit und hohe optische Qualität bei im Vergleich mit den bisherigen, piezogetriebenen adaptiven Optiken günstigem Preis auszeichnen.durch die Integration dieser adaptiven Optiken in den optischen Aufbau werden für aktuelle Probleme in der optischen Messtechnik neue Lösungsansätze entwickelt, die im Folgenden vorgestellt werden. Abb. 1: Membranspiegel mit 50 mm Durchmesser. Der Spiegel wird über 79 elektrostatischen Aktuatoren angesteuert. Flexible Asphärenmesstechnik Ein aktuelles Problem der optischen Industrie ist die flächenhafte Vermessung von asphärischen, d.h. nichtkugelförmigen, Oberflächen.Asphären bieten dem Optik-Designer im Vergleich zu sphärischen Flächen wesentlich mehr Design-Flexibilität, wodurch sich Systeme mit einer geringeren Anzahl von Flächen bei vergleichbaren oder besseren optischen Eigenschaften realisieren lassen. Bei der interferometrischen Vermessung von asphärischen Flächen muss die Wellenfront des Interferometers an den jeweiligen Asphärentyp angepasst werden, um zu hohe Streifendichten im Interferogramm oder gar Vignettierung des Messlichts zu vermeiden.diese Aufgabe übernimmt die sogenannte Nulloptik, die bei idealem Prüfling ein Interferogramm ohne Streifen erzeugt.für Kleinserien ist die Fertigung von individuellen Nulloptiken zu kosten- und zeitaufwändig.ziel ist es daher, im Rahmen des Projektes eine flexible Asphärenmesstechnik auf Basis von Membranspiegeln zu entwickeln. Ein Beispiel für einen solchen Membranspiegel ist der in Abb.1 dargestellte 50 mm-spiegel. Dieser Spiegel erzeugt reproduzierbar die notwendigen asphärischen Wellenfronten und bildet damit die Basis für die entwickelte adaptive Nulloptik.Im Projekt werden verschiedene Konzepte zur Integration des Spiegels in den interferometrischen Aufbau untersucht.dabei spielt die Kalibrierung des Prüfaufbaus eine entscheidende Rolle für eine komplette Prüfung müssen auch Messungen in Nicht-Nulltest-Konfiguration durchgeführt werden.neue Kalibrieransätze mit Hilfe von diffraktiven Optiken werden entwickelt.die maximale Deformation des Spiegels ist prinzipbedingt begrenzt.ein Schwerpunkt des Projekts ist daher auch die Entwicklung von Methoden zur Messbereichserweiterung zur Vermessung von Asphären mit höherer Asphärizität. Konfokalmikroskopie: Messbereichserweiterung und Aberrationskorrektur Ein weiteres Thema des Verbundprojekts ist die Aberrationskorrektur in konfokalen Mikroskopen mit Hilfe von Membranspiegeln.Die zu korrigierenden Aberrationen sind die Folge von Dicken- und Brechungsindexvariationen von Deckglas bzw.probe. 14

15 Es wurde bereits erfolgreich ein hochdynamisierbares konfokales System demonstriert, das durch den Einsatz von Membranspiegeln ohne mechanischen z-scan auskommt. Der Scan wird durch den Spiegel mit Stellzeiten unter 1 ms realisiert. Für den schnellen Tiefenscan mit adaptiven Spiegeln wurde ein Auswerteverfahren aus der chromatisch-konfokalen Mikroskopie adaptiert. Für die Aberrationskorrektur beim Tiefenscan ins Material wurde die Ansteuer-Software für den adaptiven Spiegel um ein neues Optimierungsmodul basierend auf einem genetischen Algorithmus erweitert. Hierzu wurde ein neuartiges Verfahren zur Ermittlung einer einzelnen skalaren Größe zur Wellenfrontcharakterisierung unter Verwendung der Informationsentropie definiert. Wellenfrontkodierung Die dritte messtechnische Anwendung, die im Rahmen des Verbundprojekts untersucht wird, ist die Wellenfrontkodierung. Diese erlaubt die Erhöhung der Schärfentiefe eines abbildenden Systems durch gezielte Einbringung von bekannten Aberrationen, die in einem zweiten Schritt rechnerisch eliminiert werden (inverse Filterung). Im Rahmen des Projekts wird der Entwurf der dafür benötigten Phasenmasken in Bezug auf spezifische Objektiv-Designs und spezielle Kontrastierungsverfahren sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht und optimiert. Ferner wird der Einfluss des Kohärenzgrads der Beleuchtung auf die Abbildungseigenschaften und die inverse Filterung untersucht. Als flexible Erweiterung zu statischen Phasenmasken werden adaptive optische Systeme untersucht und an einem Mikroskopaufbau erprobt. Hierfür wurde die Optik-Simulationssoftware "PHYOS" entwickelt. Neben speziell für das Problem angepassten Membranspiegeln wird ein neuer, zum Patent angemeldeter Ansatz verfolgt (Abb. 3). Abb. 3: Realisierung einer konkaven (oben) konvexen (unten) Phasenplatte, wie sie zum Patent angemeldet wurden. Die Bearbeitung erfolgt mit Hilfe eines Polierroboters im Zentrum für Optische Technologien an der Hochschule Aalen. Abb. 2: Simulationsergebnisse zur Wellenfrontkodierung. Links: Wellenfrontkodierung mit ideal kubischer Phasenfunktion, rechts zum Vergleich: gleiches Bild ohne Wellenfrontkodierung. Hierfür werden zwei gegeneinander verschiebbare Phasenplatten benötigt, die mit Hilfe eines Polierroboters an der Hochschule Aalen hergestellt wurden. Mit Hilfe der variablen Phasenplatten ist es möglich, die Stärke des Phasenplattensystems an die Erfordernisse der Optik und des Objekts anzupassen. 15

16 Wissenschaft & Forschung [2001] Projekt: Ausschreibung 2001: Design optischer Systeme Mikrooptische scannende Laserstrahl- Führungssysteme für endoluminale Anwendungen Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Meßtechnik (ILM) an der Universität Ulm Motivation und Ziel Für die Inspektion kleiner Hohlräume stehen für die Medizin und Technik heute eine Vielzahl von Endoskopen zur Verfügung. Die kleinsten flexiblen Bildleiter erreichen Durchmesser von unter 0,5 mm, Mini-Endoskope mit Arbeitskanal sind mit Außendurchmessern von etwa 2 mm erhältlich. Die Arbeitskanäle können Lichtleiter aufnehmen, so dass die Hohlräume nicht nur betrachtet, sondern auch z.b. mit Laserstrahlung bearbeitet werden können. Für die Zukunft ist davon auszugehen, dass a) die zu untersuchenden und zu bearbeiteten Hohlräume immer kleiner werden und b) eine zunehmende Automatisierung die visuelle Inspektion zum Teil ablösen und daher eine vollständige Bildaufnahme unnötig sein wird. Um diesen zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden, ist es Ziel des Projekts, ein optisches System zu entwickeln, welches das Vordringen in noch kleinere Dimesionen erlaubt und die automatisierte Bearbeitung unterstützt. Idee und Konzept Die am ILM entwickelte Grundidee ist es, Hohlräume mit nur einem einzelnen Lichtleiter variabel zu bestrahlen und/oder im Hohlraum (re-) emittiertes Licht winkelaufgelöst zu detektieren. Die Detektion des Lichts aus dem Hohlraum, z.b. Fluoreszenzstrahlung oder rückgestreutes Licht, erlaubt eine richtungsselektive Abrasterung des Hohlraums zur Diagnostik. Wenn diese zur Regelung der Bearbeitung bzw. Therapie als Feedback genutzt werden kann, ist eine automatisierte Behandlung ohne visuelle Kontrolle möglich. Durch die Benutzung einer einzigen Faser für die Bestrahlung und die Rückführung optischer Feedback-Signale sind prinzipiell sehr kleine Baugrößen möglich. Die "Faser-Scanner" können sowohl alternativ zu als auch in Verbindung mit Endoskopen zur flexiblen Beleuchtung, Diagnostik oder Bearbeitung eingesetzt werden. Forschung und Realisierung Der gewählte optische Ansatz besteht darin, durch eine gezielte Variation des Einkoppelwinkels in einen Lichtleiter eine Variation des Auskoppelwinkels zu erreichen. Der gewünschte auskoppelseitige Winkelbereich und die Auflösung werden durch den Bereich und die Rasterung des Einkoppelwinkels sowie durch das Lichtleiter-Design bestimmt. Um die Grundlage für möglichst viele Anwendungen zu legen, wurden zunächst alle relevanten Abhängigkeiten der Übertragung quantifiziert. Neben Faktoren wie Länge, Querschnitt und Material des Lichtleiters wurden auch spezielle Modifikationen der Faserenden, wie Anschrägungen oder Taper untersucht. Beispielhaft sind in Abb. 1 Beleuchtungsmuster von zylinderförmigen Fasern zu sehen. Je nach Einkoppelwinkel kann die Abstrahlung zwischen einem wenig divergenten axialen Bündel bis zu ringförmigen Verteilungen variiert werden. Die Abb. 2 zeigt die Konstruktion eines Scan-Handstücks für die Zahnmedizin unter Verwendung einer Faser mit rechteckigem Querschnitt. Die Strahlung eines Er:YAG-Lasers wird über eine Abb. 1: Abstrahlungsmuster, die mit zylinderförmigen Fasern erzeugt werden können. Der Ringdurchmesser steigt mit zunehmendem Einkoppelwinkel an, dünnere Lichtleiter führen zu schmaleren Ringen (oben: = 500 µm Simulation, unten: = 200 µm Messung). 16

17 Abb. 2: Konstruktion eines Handstücks mit Faserscanner für die Zahnmedizin. Über eine Optik mit beweglichem Spiegel kann unter verschiedenen Winkeln in den Lichtleiter eingekoppelt werden, wodurch auch die Abstrahlung variiert werden kann. Dadurch lässt es sich vermeiden, dass zur Entfernung unterminierender Karies der darüber liegende gesunde Schmelz abgetragen werden muss. Optik und einen beweglichen Spiegel unter verschiedenen Winkeln in den Lichtleiter eingekoppelt. Über ein Fluoreszenz- Feedback kann kariöses Gewebe automatisch erkannt und dann im Innern des Zahns ohne Sicht entfernt werden. Anwendungsgebiete und Einsatzmöglichkeiten Je nach Fasertyp und Ausgestaltung der Faserenden kann eine Vielfalt verschiedener Abstrahl- oder Detektions-Charakteristika realisiert werden, z.b. auch 2-dimensionale Scans oder axiale Scans entlang der Faser. Da sich zur Lichtleitung auch Quarzoder Saphirfasern eigenen, stehen dem "Faser-Scanner" auch heiße oder chemisch aggressive Umgebungen offen. Der mögliche Spektralbereich für die Bestrahlung oder Detektion erstreckt sich vom UV bis zum infraroten Spektralbereich. Mögliche Anwendungen sind: > Beleuchtung, allein oder in Verbindung mit Endoskopen > Sensoren und Sonden, z.b. Temperatur (Radiometrie) > optische Analyse, z.b. durch (Fluoreszenz-) Spektroskopie > Laserbearbeitung in kleinen Bauteilen, mit und ohne Feedback, selektive Ablation, Reinigung, Trocknung, Oberflächenmodifikation > minimal-invasive medizinische Therapien Durch das nun am ILM vorhandene umfangreiche Datenmaterial und Know-how in der Simulation und Herstellung der Bauteile können für spezielle Anforderungen angepasste Systeme entworfen und realisiert werden. 17

18 Wissenschaft & Forschung [2001] Projekt: Ausschreibung 2001: Design optischer Systeme Mikrooptische Systeme für die lasergestützte minimalinvasive Verbrennungsdiagnostik Physikalisch-Chemisches Institut (PCI) der Universität Heidelberg Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart Zur Untersuchung technischer Verbrennungsprozesse wie zum Bespiel zur Optimierung moderner Verbrennungsmotoren werden immer öfter laserbasierte optische Messverfahren eingesetzt. Ihr Vorteil liegt in der berührungslosen Messung mit minimalem Einfluss auf den Verbrennungsvorgang. Etablierte Verfahren zur quantitativen Erfassung von Konzentrations- und Temperaturverteilungen sind jedoch auf die Signalbeobachtung und Laserstrahlführung durch ausgedehnte Fenster angewiesen. Die hierfür notwendigen Veränderungen verbieten Untersuchungen in der seriennahen Entwicklung. Für diese Anwendungen sind mikroinvasive Techniken erforderlich. Im Rahmen dieses Projekts werden deshalb vom Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart und dem Physikalisch-Chemischen Institut (PCI) der Universität Heidelberg neue diagnostische Lösungen für die innermotorische, lasergestützte Verbrennungsdiagnostik entwickelt, bei denen der Eingriff in den Motorblock minimiert wird. Während das ITO über langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Spezialoptiken durch Kombination refraktiver und diffraktiver Elemente verfügt, ist ein Schwerpunkt des PCI die Entwicklung und Anwendung von laseroptischen Verfahren zur Verbrennungsdiagnostik, so dass sich die Kompetenzen der beiden Projektpartner innerhalb des Projekts ideal ergänzen. Eine wichtige Voraussetzung in modernen, mager betriebenen direkteinspritzenden Motoren ist die Bereitstellung der richtigen Treibstoff-Luft-Zusammensetzung am Ort der Zündung zum Zündzeitpunkt. Ziel des Projektes ist es, zur Untersuchung dieser Aufgabe ein minimalinvasives, auf laserinduzierter Fluoreszenz basierendes Detektionssystem zu entwickeln, das Untersuchungen in seriennahen Motoren ermöglicht. Kommerzielles Benzin enthält viele organische Komponenten, die in einem breiten spektralen Bereich fluoreszieren. Da die Konzentration dieser Komponenten stark variiert, verwendet man für quantitative Messungen nichtfluoreszierende Modelltreibstoffe, die mit Fluoreszenz-Tracern dotiert sind. Nach ihrer Anregung mit UV-Licht emittieren diese Moleküle Licht in einem definierten Spektralbereich. Für Tracer-LIF basierte Messverfahren ist die Charakterisierung des druck- und temperaturabhängen Fluoreszenzspektrums entscheidend [1, 2]. In der späteren Anwendung gibt die Intensität und spektroskopische Analyse des Fluoreszenzsignals dann Auskunft über Tracerkonzentration, Druck, Temperatur oder Gaszusammensetzung. Als Tracer bieten sich hierbei Moleküle an, die auch schon in regulärem Treibstoff vorhanden sind, sich nicht entmischen und ähnliche Siedetemperaturen haben wie der Treibstoff. 3-Pentanon und Toluol sollen hier erwähnt werden, da sie schon oft zur Messung von Treibstoffkonzentrationen eingesetzt wurden [3]. Toluol eignet sich zudem zur Temperaturmessung [4]. Die spektral getrennten Fluoreszenzsignale von Toluol und 3-Pentanon nach Anregung mit dem selben UV-Laser (Abb. 1) ermöglichen außerdem die Messung von Äquivalenzverhältnissen [5]. Abb. 1: Fluoreszenzspektren von Toluol und 3-Pentanon nach Anregung mit einem UV-Laser (266 nm) Zur Anwendung der oben genannten Methoden werden folgende mikrooptische Systeme entwickelt: 1. Ein bildgebendes Verfahren, bei dem Abbildungs- und Laser- Strahlführungsoptik miniaturisiert werden, so dass sie in Bohrungen mit Durchmessern von maximal 1 cm eingesetzt werden können. 2. Ein fasergestütztes System zur Punktmessung in Zündfunkennähe. Die gesamte Optik ist hierbei in einen Zündkerzenkörper intgriert und funktioniert somit ganz ohne weitere Bohrungen im Motorblock. Beide Techniken ermöglichen erstmals, die zugrundeliegenden diagnostischen Verfahren in seriennahen Motoren einzusetzen. 18

19 1. Punktmessung nahe des Zündfunkens durch einen faseroptischen Sensor [6, 7] Eine modifizierte Zündkerze dient als Sensor. Sie enthält zusätzlich zu der Zündfunktion optische Zugänge für Anregung der Tracer-Substanzen und die anschließende Sammlung des Fluoreszenzlichts. Durch gezielte Definition der Strahlbereiche kann ein Messvolumen optisch eingestellt werden. Es liegt in der Nähe des Zündfunkens und hat ein Volumen von ca. 2 mm 3. Die Optik im Sensorkopf ist speziell für die Verwendung von optischen Lichtleitern ausgelegt, wodurch eine einfache Handhabung des Sensors insbesondere im Hinblick auf Motorbewegungen möglich wird. Der schematische Messaufbau ist in Abb. 2 gezeigt. Abb. 3 zeigt einen Prototypen und seine Anwendung im Motor. Abb. 2: Messaufbau für den Fasersensor Aufgrund der thermischen Anforderungen für den Einsatz im Verbrennungsraum werden Saphirfenster verwendet, die in ein Titangehäuse druckdicht eingebaut sind. Diese gekrümmten Saphirfenster übernehmen zudem die Linsenfunktion der Sensoroptik. Abb. 3: Fasersensor Prototyp 2. Zweidimensionale Messung von Verbrennungsparametern durch refraktivdiffraktive (hybride) Mikrooptiken: Für die Erfassung von Messgrößen innerhalb einer im Motor definierten Ebene werden speziell auf die spektralen Bereiche der ausgewählten Tracer-Substanzen zugeschnittene Mikrooptiken mit einem kleinen Durchmesser entwickelt. Diese können in Bohrungen in der Motorwand eingesetzt werden. Das System besteht aus zwei Komponenten: Eine Optik wandelt den Gauß-Strahl des Anregungslasers in einen Lichtschnitt um und definiert hierdurch die Messebene. Die Verwendung von diffraktiven Komponenten erlaubt hier die Erzeugung eines vorteilhaften Flat-Top-Profils. Das ausgesandte Fluoreszenzlicht wird dann über eine Weitwinkel-Schlüssellochoptik auf eine verstärkte CCD-Kamera abgebildet. Da das Fluoreszenzlicht einen bestimmten Wellenlängenbereich umfasst, ist eine chromatische Korrektur der Abbildungsoptik nötig. Sie wird durch den Einsatz von diffraktiven Elementen realisiert. Diese haben eine negative Dispersion und können somit den refraktiven Linsen hinsichtlich der spektralen Variation der Brechkraft entgegenwirken. Außerdem wird ihre Phasenfunktion asphärisch ausgeführt, wodurch weitere Freiheitsgrade für die Korrektur von Bildfehlern (Aberrationen) genützt werden können. Auch für die Lichtstärke ergibt sich eine positive Auswirkung, weil die die gewünschte Auflösung mit weniger Elementen Abb. 4: Mikroinvasives erreicht werden kann. abbildendes Messverfahren Referenzen: [1] W. Koban, J. D. Koch, V. Sick, N. Wermuth, R. K. Hanson, and C. Schulz, "Predicting LIF signal strength for toluene and 3-pentanone under engine-related temperature and pressure conditions," Proc. Combust. Inst. (2004). [2] W. Koban, J. D. Koch, R. K. Hanson, and C. Schulz, "Toluene LIF at elevated temperatures: implications for fuel-air ratio measure ments," Appl. Phys. B 80, (2005). [3] J. Fischer, A. Velji, U. Spicher, F. Zimmermann, and C. Schulz, "Measurement of the equivalence ratio in the spark gap region of a gasoline direct injection engine with spark emission spectrosco py and tracer-lif," SAE Technical Paper Series No (2004). [4] W. Koban, M. Luong, and C. Schulz, "Temperature imaging based on toluene laser-induced fluorescence," Appl. Phys. B, in preparation (2005). [5] W. Koban, J. Schorr, and C. Schulz, "Oxygen distribution imaging with a novel two-tracer laser-induced fluorescence technique," Appl. Phys. B 74, (2002). [6] R. Reichle, C. Pruss, W. Osten, H. Tiziani, F. Zimmermann, and C. Schulz, "Microoptical sensor for integration in a functional spark plug for combustion analysis by UV-laser induced fluores cence spectroscopy," Proc. VDI 4th Conference on Optical Analysis Technology (2004). [7] R. Reichle, C. Pruss, W. Osten, H. J. Tiziani, F. Zimmermann, and C. Schulz, "Fiber optic spark plug sensor for UV-LIF measurements close to the ignition spark," Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering vol. 5856, (2005). 19

20 Wissenschaft & Forschung [2001] Projekt: Ausschreibung 2001: Design optischer Systeme Rigorose numerische Simulation in Optik-Design und hochauflösender Messtechnik Institut für Technische Optik (ITO) der Universität Stuttgart Aufgrund der Verbesserung der Abbildungsleistung moderner Objektive und der Integration innovativer Komponenten spielen elektromagnetische Effekte in optischen Systemen eine immer entscheidendere Rolle auch um ihre Leistungsfähigkeit im physikalischen Grenzbereich voll auszuschöpfen. Für das Design und die Auslegung solcher Systeme sind daher skalare Rechnungen nicht mehr ausreichend, sodass rigorosen elektromagnetischen Rechnungen eine essentielle Bedeutung zukommt. Darüber hinaus muss der Einfluss elektromagnetischer Effekte auf die Leistungsfähigkeit optischer Systeme quantifiziert werden, um diese für ein präzises Design berücksichtigen zu können. Dies ist die Grundvoraussetzung für eine weitere Steigerung der Leistungsfähigkeit optischer Systeme im Grenzbereich des physikalischen Auflösungsvermögens. Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen dieses Projektes drei wesentliche Ziele verfolgt: 1) Schaffung und Vergleich von verschiedener Simulationsmethoden zur rigorosen numerischen Simulation. 2) Kombination von hochauflösender Messtechnik mit rigoroser numerischer Simulation. 3) Rekonstruktion von räumlichen Verteilungen der optischen Anisotropie (Index-Ellipsoid) transparenter Körper, um sie in Optik-Design und Simulation berücksichtigen zu können. In Tabelle 1 sind die implementierten Verfahren zur Berechnung der rigorosen Beugung einander gegenübergestellt und hinsichtlich verschiedener praxisrelevanter Kriterien verglichen. Die detaillierten Untersuchungen [1] zeigten, dass es notwendig ist, eine große Palette an verschiedenen Simulationsmethoden zur Verfügung zu haben, um ein möglichst breites Spektrum anwendungsrelevanter Objekte mit bestmöglicher Präzision simulieren zu können. Es kann so, je nach Fragestellung, das geeignete Rechenverfahren ausgewählt werden. Fernfeldanbindung Rechenzeit Numerischer Aufwand Periodische Strukturen Singuläre Strukturen Flexibilität (Strukturform) Zuverlässigkeit RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis) FDTD (Finite Difference Time Domain) FEM (Finite Elemente Methode) Streutheorie (Elektromagnetisch (Kugel, Zylinder)) VKA (Vektorielle Kirchhoff Approximation) Detektor Tabelle 1: Gegenüberstellung von Verfahren zur Berechnung der rigorosen Beugung. Laser Strahlteiler Objekt (Gitter) Polarisationssteller Polarisationsanalysator Detektor Abb. 1: Aufbau eines Polarisationsdiffraktometers. 20

Telezentrische Meßtechnik

Telezentrische Meßtechnik Telezentrische Meßtechnik Beidseitige Telezentrie - eine Voraussetzung für hochgenaue optische Meßtechnik Autor : Dr. Rolf Wartmann, Bad Kreuznach In den letzten Jahren erlebten die Techniken der berührungslosen,

Mehr

Dieter Bäuerle. Laser. Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst WILEY- VCH. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.

Dieter Bäuerle. Laser. Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst WILEY- VCH. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. Dieter Bäuerle Laser Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst WILEY- VCH WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA VII Inhaltsverzeichnis Vorwort V I Grundlagen 1 1 Die Natur des Lichts

Mehr

Zwischen Consumerkamera und Lithografieobjektiv

Zwischen Consumerkamera und Lithografieobjektiv Zwischen Consumerkamera und Lithografieobjektiv CGHs und neuartige Verfahren in der Asphärenprüfung Ein Problem mit hoher wirtschaftlicher Relevanz für die Optikindustrie ist die flächenhafte Vermessung

Mehr

Diffraktive Optische Elemente (DOE)

Diffraktive Optische Elemente (DOE) Diffraktive Optische Elemente (DOE) Inhalt: Einführung Optische Systeme Einführung Diffraktive Optische Elemente Anwendungen Vorteile von Diffraktive Optische Elemente Typen von DOE s Mathematische und

Mehr

2 Die wesentlichen Teile der in der optischen Spektroskopie benutzten Apparaturen

2 Die wesentlichen Teile der in der optischen Spektroskopie benutzten Apparaturen 2 Die wesentlichen Teile der in der optischen Spektroskopie benutzten Apparaturen 2.1 Lichtquellen In Abb. 2.1 sind die Spektren einiger Lichtquellen dargestellt, die in spektroskopischen Apparaturen verwendet

Mehr

MOEMS-basiertes optisches Fokussiersystem

MOEMS-basiertes optisches Fokussiersystem MOEMS-basiertes optisches Fokussiersystem Ulrich Mescheder Hochschule Furtwangen Institut für Angewandte Forschung (IAF) Fakultät Computer&Electrical Engineering 1 Ulrich Mescheder Clusterkonferenz MicroTEC

Mehr

Optische Messtechnik für den Leichtbau Eberhard Moser. Slide 1 EMR

Optische Messtechnik für den Leichtbau Eberhard Moser. Slide 1 EMR Optische Messtechnik für den Leichtbau Eberhard Moser Slide 1 EMR Dantec Dynamics Überblick Dantec ist Hersteller von (laser-)optischen Messlösungen für den Bereich Fluiddynamics, Microfluidics, Partikelgröße;

Mehr

Standard Optics Information

Standard Optics Information INFRASIL 301, 302 1. ALLGEMEINE PRODUKTBESCHREIBUNG INFRASIL 301 und 302 sind aus natürlichem, kristallinem Rohstoff elektrisch erschmolzene Quarzgläser. Sie vereinen exzellente physikalische Eigenschaften

Mehr

Raman- Spektroskopie. Natalia Gneiding. 5. Juni 2007

Raman- Spektroskopie. Natalia Gneiding. 5. Juni 2007 Raman- Spektroskopie Natalia Gneiding 5. Juni 2007 Inhalt Einleitung Theoretische Grundlagen Raman-Effekt Experimentelle Aspekte Raman-Spektroskopie Zusammenfassung Nobelpreis für Physik 1930 Sir Chandrasekhara

Mehr

Die LINOS Gitter. Gitter

Die LINOS Gitter. Gitter Die LINOS Linsen, Mikrolinsen Machine Vision Zoom- und Arrays, Flüssiglinsen Achromate Laseroptik Objektive Mikroskopoptik Planoptik Polarisationsoptik Spiegel Die LINOS Qioptiq bietet eine breite Auswahl

Mehr

Olympus der Spezialist für opto-digitale Technolgien

Olympus der Spezialist für opto-digitale Technolgien Simulation optischer Systeme für medizinische Endoskope Olympus Surgical Technologies Europe Dr. Peter Schouwink Symposium Medizintechnik 2012 31. Januar 2012 February 1, 2012 OLYMPUS SURGICAL TECHNOLOGIES

Mehr

Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie (EFS)

Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie (EFS) Fortgeschrittenen Praktikum TU Dresden 29. Mai 2009 Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie (EFS) Klaus Steiniger, Alexander Wagner, Gruppe 850 klaus.steiniger@physik.tu-dresden.de, alexander.wagner@physik.tu-dresden.de

Mehr

Kunststoffoptiken für CPV Anwendungen

Kunststoffoptiken für CPV Anwendungen Kunststoffoptiken für CPV Anwendungen Thomas Luce Eschenbach Optik GmbH thomas.luce@eschenbach optik.de Spectaris Forum München, Intersolar 2011 Einleitung Optik Spritzguß Primäroptiken Thermoplastische

Mehr

Einfache Handhabung für 3D In-line Messtechnik und 3D Formmessung

Einfache Handhabung für 3D In-line Messtechnik und 3D Formmessung Exakt. Sicher. Robust 3D Messtechnik Do it yourself Einfache Handhabung für 3D In-line Messtechnik und 3D Formmessung Anspruchsvolle Messtechnik wird einfach: Zur AUTOMATICA 2012 kündigt ISRA VISION eine

Mehr

Shearography Eine schnelle und flexible ZfP-Technik für Verbundwerkstoffe Neue Anwendungen u.a. in der Windindustrie

Shearography Eine schnelle und flexible ZfP-Technik für Verbundwerkstoffe Neue Anwendungen u.a. in der Windindustrie 4. Fachseminar Optische Prüf- und Messverfahren Vortrag 3 Shearography Eine schnelle und flexible ZfP-Technik für Verbundwerkstoffe Neue Anwendungen u.a. in der Windindustrie Eberhard MOSER 1 1 Dantec

Mehr

4 Ortsaufgelöste Messung durch Nutzung der Ramanstreuung

4 Ortsaufgelöste Messung durch Nutzung der Ramanstreuung 4 Ortsaufgelöste Messung durch Nutzung der Ramanstreuung 4.1 Physikalische Grundlagen Es ist nicht nur möglich, entlang des Lichtwellenleiters ortsaufgelöst Dämpfungen und Reflexionen (vergleiche Fachbroschüre

Mehr

Schnelle und flexible Stoffwertberechnung mit Spline Interpolation für die Modellierung und Optimierung fortschrittlicher Energieumwandlungsprozesse

Schnelle und flexible Stoffwertberechnung mit Spline Interpolation für die Modellierung und Optimierung fortschrittlicher Energieumwandlungsprozesse Hochschule Zittau/Görlitz, Fakultät Maschinenwesen, Fachgebiet Technische Thermodynamik M. Kunick, H. J. Kretzschmar, U. Gampe Schnelle und flexible Stoffwertberechnung mit Spline Interpolation für die

Mehr

Präsentation: Institut für Produktionsmesstechnik,

Präsentation: Institut für Produktionsmesstechnik, Präsentation: Näher dran am System der Technik der Zukunft Wo wir uns befinden Basel Schaffhausen St. Gallen Neuchâtel Lausanne Biel BERN Thun Lucerne Zurich Buchs Chur Geneva 2 Standorte: Buchs und St.

Mehr

Von UV bis IR Kompetenz im ganzen Spektrum

Von UV bis IR Kompetenz im ganzen Spektrum Von UV bis IR Kompetenz im ganzen Spektrum Produkte Mikrostrukturen Mikrostrukturen: Technologie Mikrostrukturen: Strukturen in metallischen Schichten I Anwendungen Industrielle Bildverarbeitung Medizintechnik

Mehr

Mikrooptik für die Schule: Das Educational Kit des EU-Verbundes NEMO

Mikrooptik für die Schule: Das Educational Kit des EU-Verbundes NEMO Mikrooptik für die Schule: Das Educational Kit des EU-Verbundes NEMO Norbert Lindlein Institut für Optik, Information und Photonik (Max-Planck-Forschungsgruppe) Universität Erlangen-Nürnberg Staudtstr.

Mehr

Mikrowellen. Geschichtlicher Überblick und Anwendungsbereiche. Einordnung ins Spektrum

Mikrowellen. Geschichtlicher Überblick und Anwendungsbereiche. Einordnung ins Spektrum Mikrowellen Geschichtlicher Überblick und Anwendungsbereiche Mikrowellen wurden 1864 von J. C. Maxwell vorhergesagt und 1888 erstmals experimentell durch H. Herz nachgewiesen. Die Idee der Übertragung

Mehr

Spektroskopie. im IR- und UV/VIS-Bereich. Raman-Spektroskopie. http://www.analytik.ethz.ch

Spektroskopie. im IR- und UV/VIS-Bereich. Raman-Spektroskopie. http://www.analytik.ethz.ch Spektroskopie im IR- und UV/VIS-Bereich Raman-Spektroskopie Dr. Thomas Schmid HCI D323 schmid@org.chem.ethz.ch http://www.analytik.ethz.ch Raman-Spektroskopie Chandrasekhara Venkata Raman Entdeckung des

Mehr

VOM RÖNTGENBILD ZUM COMPUTERTOMOGRAMM

VOM RÖNTGENBILD ZUM COMPUTERTOMOGRAMM VOM RÖNTGENBILD ZUM COMPUTERTOMOGRAMM REFERAT IM RAHMEN DES FACHSEMINARS WS2009/10 AUSARBEITUNG BEI PROF. KARL-OTTO LINN BJÖRN SAßMANNSHAUSEN 1 0. INHALT 1. Vorwort... 3 2. Geschichte Der Computertomogrphie...

Mehr

Wir setzen Standards. Medizintechnik für die Ophthalmologie

Wir setzen Standards. Medizintechnik für die Ophthalmologie Wir setzen Standards Medizintechnik für die Ophthalmologie Medizintechnik Eingabesysteme HUMMEL Die HUMMEL AG Wir setzen Standards Elektronik Armaturen

Mehr

Elektrisch leitfähige transparente Beschichtungen auf organischer Basis

Elektrisch leitfähige transparente Beschichtungen auf organischer Basis Elektrisch leitfähige transparente Beschichtungen auf organischer Basis Workshop: "Carbon-Nano-Technologie" Weimar, den 23. Mai 2012 Dominik Nemec 1 Anwendungsgebiete Flachbildschirme Touchscreens organische

Mehr

Computer Graphik I (3D) Dateneingabe

Computer Graphik I (3D) Dateneingabe Computer Graphik I (3D) Dateneingabe 1 3D Graphik- Pipeline Anwendung 3D Dateneingabe Repräsenta

Mehr

Einsatz von CFD für das Rapidprototyping von Fahrzeugzuheizern

Einsatz von CFD für das Rapidprototyping von Fahrzeugzuheizern Einsatz von CFD für das Rapidprototyping von Fahrzeugzuheizern Dipl.-Ing. Melanie Grote 1, Dr.-Ing. Klaus Lucka 1, Prof. Dr.-Ing. Heinrich Köhne 1, Dipl.-Ing. Günther Eberspach 2, Dr.-rer. nat. Bruno Lindl

Mehr

1. ANWENDERTREFFEN DER FDS USERGROUP TAGUNGSBAND ZUSAMMENSTELLUNG DER KURZREFERATE. Datum: 07.03.2008. Ort: hhpberlin Rotherstraße 19 10245 Berlin

1. ANWENDERTREFFEN DER FDS USERGROUP TAGUNGSBAND ZUSAMMENSTELLUNG DER KURZREFERATE. Datum: 07.03.2008. Ort: hhpberlin Rotherstraße 19 10245 Berlin DER FDS USERGROUP TAGUNGSBAND ZUSAMMENSTELLUNG DER KURZREFERATE Datum: 07.03.2008 Ort: hhpberlin Rotherstraße 19 10245 Berlin INHALT Vorträge: Anwendung von FDS im Rahmen brandschutztechnischer Nachweise

Mehr

Funktionsmuster RAMAN-OTDR: Prinzip, Anwendung und erste Ergebnisse

Funktionsmuster RAMAN-OTDR: Prinzip, Anwendung und erste Ergebnisse Funktionsmuster RAMAN-OTDR: Prinzip, Anwendung und erste Ergebnisse Fibotec Fiberoptics GmbH I Herpfer Straße 40 I 98617 Meiningen I Germany Fon: +49 (0) 3693 8813-200 I Fax: +49 (0) 3693 8813-201 I Mail:

Mehr

2D/3D-Bildverarbeitung in der Automatisierung

2D/3D-Bildverarbeitung in der Automatisierung Vision 2007 2D/3D-Bildverarbeitung in der Automatisierung Dr. Albrecht Kienemund Vorteile von Kamerasystemen mit Bildverarbeitung in der Automatisierung Adaption an manuelle Fertigungsprozesse bei Steigerung

Mehr

3D Dentalscanner. AIT Austrian Institute of Technology Safety & Security Department. Manfred Gruber. Head of Business Unit

3D Dentalscanner. AIT Austrian Institute of Technology Safety & Security Department. Manfred Gruber. Head of Business Unit 3D Dentalscanner AIT Austrian Institute of Technology Safety & Security Department Manfred Gruber Head of Business Unit Safe and Autonomous Systems AIT Austrian Institute of Technology Größte außeruniversitäre

Mehr

Ein Bild sagt mehr als 1000 Spektren Bildgebende IR- und Raman-Mikroskopie

Ein Bild sagt mehr als 1000 Spektren Bildgebende IR- und Raman-Mikroskopie Ein Bild sagt mehr als 1000 Spektren Bildgebende IR- und Raman-Mikroskopie Peter Wilhelm, Boril S. Chernev FELMI, TU Graz, und ZFE Graz Workshop Mikroskopie von Polymeren und Verbundwerkstoffen 2. Februar

Mehr

Raman-Spektroskopie (Kurzanleitung)

Raman-Spektroskopie (Kurzanleitung) Raman-Spektroskopie (Kurzanleitung) UNIVERSITÄT REGENSBURG Institut für Physikalische und Theoretische Chemie Prof. Dr. B. Dick VERTIEFUNGS-PRAKTIKUM PHYSIKALISCHE CHEMIE Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen

Mehr

2D-Messung neu definieren. Langlebigkeit steigern. Erwartungen übertreffen. R2100 Mehrstrahl LED-Scanner

2D-Messung neu definieren. Langlebigkeit steigern. Erwartungen übertreffen. R2100 Mehrstrahl LED-Scanner 2D-Messung neu definieren. Langlebigkeit steigern. Erwartungen übertreffen. R2100 Mehrstrahl LED-Scanner A Distance Ahead A Distance Ahead: Der entscheidende Vorsprung im Markt Die neue Generation der

Mehr

Abb. 1 Akustikprüfstand, gemessene Geschwindigkeitsprofile hinter der Mehrlochblende (links); Spektrogramm der Mehrlochblende (rechts)

Abb. 1 Akustikprüfstand, gemessene Geschwindigkeitsprofile hinter der Mehrlochblende (links); Spektrogramm der Mehrlochblende (rechts) IGF-Vorhaben Nr. 17261 N/1 Numerische Berechnung des durch Turbulenz erzeugten Innenschalldruckpegels von Industriearmaturen auf der Basis von stationären Strömungsberechnungen (CFD) Die Vorhersage der

Mehr

Kavitäten und Strukturen im Mikrobereich

Kavitäten und Strukturen im Mikrobereich 3D-Lasermaterialbearbeitung Kavitäten und Strukturen im Mikrobereich Institut für Produkt- und Produktionsengineering : Lisa Gross,, Armin Stumpp, Markus Krack, Jörn Lungershausen, Stefan Fuhrer, Hansjörg

Mehr

Versuch 33: Photovoltaik - Optische und elektrische Charakterisierung von Solarzellen Institut für Technische Physik II

Versuch 33: Photovoltaik - Optische und elektrische Charakterisierung von Solarzellen Institut für Technische Physik II Versuch 33: Photovoltaik - Optische und elektrische Charakterisierung von Solarzellen Institut für Technische Physik II Photovoltaik:Direkte Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie Anregung

Mehr

Einsatz der Mehrkörpersimulation in Verbindung mit Computertomographie in der Produktentwicklung

Einsatz der Mehrkörpersimulation in Verbindung mit Computertomographie in der Produktentwicklung Einsatz der Mehrkörpersimulation in Verbindung mit Computertomographie in der Produktentwicklung Hintergrund Bei komplexen Baugruppen ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Tolerierung der einzelnen

Mehr

Das I-Trace erlaubt die folgenden Messungen in einem Gerät.

Das I-Trace erlaubt die folgenden Messungen in einem Gerät. Tracey Technologies L.L.C. Mit Sitz in Houston, Texas, ist eine junge Firma, die mit dem I-Trace ein neuartiges kombiniertes Wellenfront und Topographiemessgerät herstellt. Das I-Trace benutzt das sogenannte

Mehr

Durchblick dank Wärme

Durchblick dank Wärme DEEN NNOVATION W CHSTUM Die Hightech-Strategie für Deutschland Forschungsprojekt Optimierung von NDT-Verfahren für Faserverbundwerkstoffe Durchblick dank Wärme Sicherheit in der Schadenserkennung mittels

Mehr

Präzisionsarbeit am menschlichen Auge

Präzisionsarbeit am menschlichen Auge Präzisionsarbeit am menschlichen Auge Piezobasierte Positioniersysteme für die Ophthalmologie Seite 1 von 6 WHITEPAPER PIEZOBASIERTE POSITIONIERSYSTEME FÜR DIE OPHTHALMOLOGIE Der Mensch ist ein Augentier,

Mehr

Beurteilung der Technologien für das Lesen von Barcodes

Beurteilung der Technologien für das Lesen von Barcodes Beurteilung der Technologien für das Lesen von Barcodes Was ist die optimale Wahl für Ihre Applikation, Laser Scanner oder Imager? Product Line Card Beurteilung von Barcode Lese-Technologien: Laser vs.

Mehr

Inhouse-Prototyping der nächsten Generation LPKF ProtoLaser S

Inhouse-Prototyping der nächsten Generation LPKF ProtoLaser S Inhouse-Prototyping der nächsten Generation LPKF ProtoLaser S Leiterplatten auf Knopfdruck Leiterplatten-Prototypen rasch in Händen halten zu können, ist ein entscheidender Vorteil in der Elektronikentwicklung.

Mehr

Modulares ZBS - Weiterbildungsprogramm Industrielle Bildverarbeitung für die Automatisierung und Qualitätssicherung Modul 1

Modulares ZBS - Weiterbildungsprogramm Industrielle Bildverarbeitung für die Automatisierung und Qualitätssicherung Modul 1 Modul 1 Lichttechnik / Beleuchtungstechnik Licht- und strahlungstechnische Grundlagen (spektrale und integrale Strahlungsgrößen, lichttechnische Grundgrößen, lichttechnische Stoffkennzahlen und Wirkungsgrade,

Mehr

RASTER-KRAFT-MIKROSKOPIE (ATOMIC FORCE MICROSCOPY AFM)

RASTER-KRAFT-MIKROSKOPIE (ATOMIC FORCE MICROSCOPY AFM) RASTER-KRAFT-MIKROSKOPIE (ATOMIC FORCE MICROSCOPY AFM) Inhaltsverzeichnis 1. Motivation 2. Entwickler des AFM 3. Aufbau des AFM 3.1 Spitze und Cantilever 3.2 Mechanische Rasterung 3.3 Optische Detektion

Mehr

Atomic Force Microscope (AFM)

Atomic Force Microscope (AFM) Materials Science & Technology Atomic Force Microscope (AFM) Workshop am 21. Juni 2006 Analytikmöglichkeiten von textilen Materialien und Oberflächen bis in den Nanometerbereich Jörn Lübben Atomare Kraftmikroskopie

Mehr

Es gibt verschiedene Möglichkeiten ein Motiv im Nahbereich abzubilden. Nachfolgend werden die unterschiedlichen Möglichkeiten vorgestellt und die

Es gibt verschiedene Möglichkeiten ein Motiv im Nahbereich abzubilden. Nachfolgend werden die unterschiedlichen Möglichkeiten vorgestellt und die Udo Fetsch Es gibt verschiedene Möglichkeiten ein Motiv im Nahbereich abzubilden. Nachfolgend werden die unterschiedlichen Möglichkeiten vorgestellt und die Vor- und Nachteile erläutert. (Spiegelreflexkamera)

Mehr

Autofokus und Tracking in optischen Pickups

Autofokus und Tracking in optischen Pickups Autofokus und Tracking in optischen Pickups Matthias Lang im Seminar elektrische und optische Sensoren am 8. Juli 2003 Autofokus und Tracking in optischen Pickups p. 1/24 Übersicht Einführung in die optische

Mehr

TU Bergakademie Freiberg Institut für Werkstofftechnik Schülerlabor science meets school Werkstoffe und Technologien in Freiberg

TU Bergakademie Freiberg Institut für Werkstofftechnik Schülerlabor science meets school Werkstoffe und Technologien in Freiberg TU Bergakademie Freiberg Institut für Werkstofftechnik Schülerlabor science meets school Werkstoffe und Technologien in Freiberg PROTOKOLL Modul: Versuch: Physikalische Eigenschaften I. VERSUCHSZIEL Die

Mehr

Thermische Simulation und Kühlung von Leiterplatten

Thermische Simulation und Kühlung von Leiterplatten Thermische Simulation und Kühlung von Leiterplatten In modernen Leistungselektronik Anwendungen wie z.b. Schaltnetzteilen müssen auf engstem Raum mehrere Leistungs-Halbleiter montiert werden. Die steigende

Mehr

Webinar: Thermische Simulation hilft bei der Auswahl des richtigen Wärmemanagementkonzeptes Würth Elektronik Circuit Board Technology

Webinar: Thermische Simulation hilft bei der Auswahl des richtigen Wärmemanagementkonzeptes Würth Elektronik Circuit Board Technology Webinar: Thermische Simulation hilft bei der Auswahl des richtigen Wärmemanagementkonzeptes Würth Elektronik Circuit Board Technology www.we-online.de/waermemanagement Seite 1 06.11.2014 Grundlagen Treiber

Mehr

Duo-Körnerlichtschranke als bildgebendes Sensorsystem zur Charakterisierung landwirtschaftlicher Gutpartikel

Duo-Körnerlichtschranke als bildgebendes Sensorsystem zur Charakterisierung landwirtschaftlicher Gutpartikel Duo-Körnerlichtschranke als bildgebendes Sensorsystem zur Charakterisierung landwirtschaftlicher Gutpartikel Double light barrier as an imaging sensor system for the characterization of agricultural particles

Mehr

CFD-Simulation von Störkörpern

CFD-Simulation von Störkörpern CFD-Simulation von Störkörpern Arbeitsgruppe 7.52 Neue Verfahren der Wärmemengenmessung Fachgebiet Fluidsystemdynamik - Strömungstechnik in Maschinen und Anlagen Vor-Ort-Kalibrierung von Durchflussmessgeräten

Mehr

Motoren sind unser Element

Motoren sind unser Element Motoren sind unser Element Hightech für Motoren Ob in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder im Werkzeugmaschinenbau, wo Arbeitsmaschinen rund um die Uhr laufen, sind belastbare Antriebe gefragt. Die Elektromotorelemente

Mehr

Aufbau der Röntgenapperatur

Aufbau der Röntgenapperatur Physikalische Grundlagen der Röntgentechnik und Sonographie Aufbau der Röntgenapperatur PD Dr. Frank Zöllner Computer Assisted Clinical Medicine Faculty of Medicine Mannheim University of Heidelberg Theodor-Kutzer-Ufer

Mehr

Analyse von Wurzelwachstum und Wurzelhaaren im Lichtscheiben- Fluoreszenzmikroskop

Analyse von Wurzelwachstum und Wurzelhaaren im Lichtscheiben- Fluoreszenzmikroskop Analyse von Wurzelwachstum und Wurzelhaaren im Lichtscheiben- Fluoreszenzmikroskop Referent: David Haumann, da-cons GmbH Ko-Autoren: Daniel von Wangenheim, Physikalische Biologie, BMLS Goethe Universität

Mehr

Simerics. Unternehmen. Über uns. info@simerics.de. Telefon +49 7472 96946-25. www.simerics.de

Simerics. Unternehmen. Über uns. info@simerics.de. Telefon +49 7472 96946-25. www.simerics.de Simerics Über uns Unternehmen Die Simerics GmbH ist ein Joint Venture der Partnergesellschaften Simerics Inc. (USA) und der CFD Consultants GmbH (Deutschland). Die Gründung erfolgte 2014 mit dem Ziel die

Mehr

Software Form Control

Software Form Control Messen per Mausklick. So einfach ist die Werkstückkontrolle im Bearbeitungszentrum mit der Messsoftware FormControl. Es spielt dabei keine Rolle, ob es sich um Freiformflächen oder Werkstücke mit Standardgeometrien

Mehr

GYMNASIUM ESSEN NORD-OST Gymnasium für Jungen und Mädchen Sekundarstufe I und II Ganztagsgymnasium

GYMNASIUM ESSEN NORD-OST Gymnasium für Jungen und Mädchen Sekundarstufe I und II Ganztagsgymnasium GYMNASIUM ESSEN NORD-OST Gymnasium für Jungen und Mädchen Sekundarstufe I und II Ganztagsgymnasium Schulinternes Curriculum für das Fach Physik in der Sekundarstufe I (G8) Jahrgangsstufe 6.1 Teil 1 Kontext:

Mehr

NEWSLETTER DER SCHRÉDER GROUP N 40 2010

NEWSLETTER DER SCHRÉDER GROUP N 40 2010 NEWSLETTER DER SCHRÉDER GROUP N 40 2010 LEISTUNGSSTARKE PHOTOMETRISCHE 1 LED-ENGINES Schréder hat 2 photometrische Konzepte ausgearbeitet, um allen Anwendungsbereichen in der Stadt- und StraSSenbeleuchtung

Mehr

Public. Technische Computer Tomographie DELPHI Wuppertal

Public. Technische Computer Tomographie DELPHI Wuppertal Public Technische Computer Tomographie DELPHI Wuppertal 2 Die Computer Tomographie ist eine Weiterentwicklung der Radiographie (Röntgen). Das Röntgen (Radiographie): Eine zu untersuchende Struktur wird

Mehr

Schwingungsspektroskopie (IR, Raman)

Schwingungsspektroskopie (IR, Raman) Schwingungsspektroskopie Schwingungsspektroskopie (IR, Raman) Die Schwingungsspektroskopie ist eine energiesensitive Methode. Sie beruht auf den durch Molekülschwingungen hervorgerufenen periodischen Änderungen

Mehr

Dispersion DADOS. Problemstellung. Technische Daten, DADOS. Rechnung

Dispersion DADOS. Problemstellung. Technische Daten, DADOS. Rechnung Dispersion DADOS Problemstellung Für ie Auswertung von Spektren ist es notwenig, ie Nichtlinearität er Wellenlängenskala auf em CCD Chip zu berücksichtigen. Dies wir hier am Beispiel es DADOS urchgerechnet,

Mehr

Viele physikalische Grössen können einfach direkt gemessen werden. Die Messinstrumente sind dafür ausgestattet:

Viele physikalische Grössen können einfach direkt gemessen werden. Die Messinstrumente sind dafür ausgestattet: Verbesserung von Prozessen durch Beherrschung mit Messtechnik. Die Beurteilung von Prozesswerten ist mehr als nur die Integrierung des Sensors und das Ablesen von Messwerten. Um gut und effizient messen

Mehr

Einführung in die Robotik Sensoren. Mohamed Oubbati Institut für Neuroinformatik. Tel.: (+49) 731 / 50 24153 mohamed.oubbati@uni-ulm.de 30. 10.

Einführung in die Robotik Sensoren. Mohamed Oubbati Institut für Neuroinformatik. Tel.: (+49) 731 / 50 24153 mohamed.oubbati@uni-ulm.de 30. 10. Einführung in die Robotik Sensoren Mohamed Oubbati Institut für Neuroinformatik Tel.: (+49) 731 / 50 24153 mohamed.oubbati@uni-ulm.de 30. 10. 2012 Sensoren Was ist ein Sensor? Ein Sensor empfängt ein physikalisches

Mehr

Trends in der Mikroskopie: Wie viel Digital brauchen Sie wirklich?

Trends in der Mikroskopie: Wie viel Digital brauchen Sie wirklich? Trends in der Mikroskopie: Wie viel Digital brauchen Sie wirklich? Daniel Göggel und Anja Schué Leica Microsystems Es gibt digitale Kameras, digitales Fernsehen, digitale Bilderrahmen, im Internet gibt

Mehr

Nicht Invasiv. Regel 1-4. D:\flash_work\Klassifizierung von MP\DOC\flow_chart_1.odg Version 2.5 Nicht Invasiv Andreas Hilburg

Nicht Invasiv. Regel 1-4. D:\flash_work\Klassifizierung von MP\DOC\flow_chart_1.odg Version 2.5 Nicht Invasiv Andreas Hilburg Nicht nvasiv Regel 1-4 Start 0.0.0 Produkt invasiv? Dringt das Produkt, durch die Körperoberfläche oder über eine Körperöffnung ganz oder teilweise in den Körper ein? 1.1.0 2.0.0 Regel 2 Produkt für die

Mehr

Einzelmolekülspektroskopie

Einzelmolekülspektroskopie Physikalisches Institut der Universität Bayreuth Physikalisches Praktikum für Fortgeschrittene Einzelmolekülspektroskopie U. Gerken 1 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung... 3 2. Versuchsaufbau... 5 3. Versuchsdurchführung...

Mehr

Einfluss von Kraftstoff und Brennverfahren auf die Vorentflammung beim aufgeladenen Ottomotor

Einfluss von Kraftstoff und Brennverfahren auf die Vorentflammung beim aufgeladenen Ottomotor Einfluss von Kraftstoff und Brennverfahren auf die Vorentflammung beim aufgeladenen Ottomotor 1 Gliederung 1 Einleitung 1.1 Auswirkungen und Ursachen 2 Methoden der Numerischen Analyse und optischen Diagnostik

Mehr

Industrie 4.0 und der Mittelstand

Industrie 4.0 und der Mittelstand a.tent.o-zeltsysteme 16. September 2015 Classic Remise Düsseldorf Industrie 4.0 und der Mittelstand Fraunhofer Seite 1 INDUSTRIE 4.0 FÜR DEN MITTELSTAND Dipl.-Ing. H.-G. Pater Industrie 4.0 : ERP und KMU

Mehr

3D-Convection Zwischen Systemsimulation und CFD

3D-Convection Zwischen Systemsimulation und CFD 3D-Convection Zwischen Systemsimulation und CFD Vitja Schröder 25.03.2015 3D Innenraummodell 1 Vitja Schröder Ladestraße 2 38442 Wolfsburg, Germany Tel: ++49-(0)5362-938 28 84 schroeder@xrg-simulation.de

Mehr

VistaCam ix brillante Bilder, herausragende Kariesdiagnostik. Intraoral- und Fluoreszenz-Aufnahmen in Top-Qualität

VistaCam ix brillante Bilder, herausragende Kariesdiagnostik. Intraoral- und Fluoreszenz-Aufnahmen in Top-Qualität VistaCam ix brillante Bilder, herausragende Kariesdiagnostik Intraoral- und Fluoreszenz-Aufnahmen in Top-Qualität Druckluft Absaugung Bildgebung Zahnerhaltung Hygiene VistaCam ix eine Kamera, viele Möglichkeiten

Mehr

Spektrale Farbtrennung in der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie

Spektrale Farbtrennung in der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie 1. Jenaer Workshop Spektralsensorik Spektrale Farbtrennung in der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie Dr. Monika Marx Training, Application and Support Center TASC, Carl Zeiss MicroImaging GmbH Carl

Mehr

Kohärente Anti-Stokes Raman-Streuung

Kohärente Anti-Stokes Raman-Streuung Kohärente Anti-Stokes Raman-Streuung von Gesine Steudle 1 Betreuer: Dr. Cynthia Aku-Leh Max-Born-Institut, Gebäude C, Z 1.5, Tel: (030)6392-1474 Max-Born-Str. 2a, 12489 Berlin email: akuley@mbi-berlin.de

Mehr

und optische Meßtechnik in der industriellen Praxis

und optische Meßtechnik in der industriellen Praxis Bernd Breuckmann und optische Meßtechnik in der industriellen Praxis Grundlagen der 3D-Meßtechnik, Farbbildanalyse, Holografie und Interferometrie mit zahlreichen praktischen Applikationen Mit 218 - teils

Mehr

Newsletter Advanced Solutions for Optics, Opto-Electronics, Lithography and Science!

Newsletter Advanced Solutions for Optics, Opto-Electronics, Lithography and Science! Newsletter Advanced Solutions for Optics, Opto-Electronics, Lithography and Science! Vol. VI, Nr. 1, Januar 2011 Technische Informationen & Neue Produkte Seite Wiedereinführung der optischen Filtergläser

Mehr

Computertomografie erweitert die Multisensorik

Computertomografie erweitert die Multisensorik Sonderdruck aus der Fachzeitschrift Mikroproduktion Wolfgang Rauh Computertomografie erweitert die Multisensorik Werth Messtechnik GmbH Siemensstr. 19 35394 Gießen Telefon: +49-(0)641-7938-0 Telefax: +49-(0)641-75101

Mehr

Buchanan Systems GmbH

Buchanan Systems GmbH Eine Gemeinschaftsveranstaltung von Messe Vision und der Vision Academy Erfurt. Thermografie und Bildverarbeitung in der Automatisierung Dipl.-Ing. David Buchanan www.buchanan-systems.de Buchanan Systems

Mehr

HEUTE HABE ICH MEINE PRODUKTION AUTOMATISIERT FRAMOS 2014

HEUTE HABE ICH MEINE PRODUKTION AUTOMATISIERT FRAMOS 2014 HEUTE HABE ICH MEINE PRODUKTION AUTOMATISIERT FRAMOS 2014 04.11.2014 ÜBERBLICK Themen der nächsten 25 Minuten: Ich will automatisieren! Gibt es Fallstricke? Wer hilft mir? 3 Lösungsansätze Fokus Beispiele

Mehr

Markerfreie mikrospektralphotometrische Charakterisierung von Gehirntumorzellen

Markerfreie mikrospektralphotometrische Charakterisierung von Gehirntumorzellen Markerfreie mikrospektralphotometrische Charakterisierung von Gehirntumorzellen E. Ostertag, S. Luckow, B. Boldrini und R. W. Kessler Edwin Ostertag, RRi Process Analysis, Reutlingen University, Alteburgstraße

Mehr

SteREO Discovery.V12 Die neue Größe

SteREO Discovery.V12 Die neue Größe Mikroskopie von Carl Zeiss SteREO Discovery.V12 Die neue Größe Brillante Bilder in 3D Ste Eine neue Leistungsklasse Tiefenscharfe, farbtreue und kontrastreiche dreidimensionale Bilder, deutlich mehr Bildinformation

Mehr

Präzision und Kreativität FEINMECHANIK & SYSTEMTECHNIK GMBH

Präzision und Kreativität FEINMECHANIK & SYSTEMTECHNIK GMBH Präzision und Kreativität FEINMECHANIK & SYSTEMTECHNIK GMBH Erwarten Sie mehr als Präzision Gaedigk Feinmechanik & Systemtechnik GmbH, mit Sitz in Bochum, ist eines der führenden Unternehmen für Feinmechanik

Mehr

Zoom-Mikroskop ZM. Das universell einsetzbare Zoom-Mikroskop

Zoom-Mikroskop ZM. Das universell einsetzbare Zoom-Mikroskop Zoom-Mikroskop ZM Das universell einsetzbare Zoom-Mikroskop Die Vorteile im Überblick Zoom-Mikroskop ZM Mikroskopkörper Kernstück des ZM ist ein Mikroskopkörper mit dem Zoom-Faktor 5 : 1 bei einem Abbildungsmaßstab

Mehr

Lösungen zum Niedersachsen Physik Abitur 2012-Grundlegendes Anforderungsniveau Aufgabe II Experimente mit Elektronen

Lösungen zum Niedersachsen Physik Abitur 2012-Grundlegendes Anforderungsniveau Aufgabe II Experimente mit Elektronen 1 Lösungen zum Niedersachsen Physik Abitur 2012-Grundlegendes Anforderungsniveau Aufgabe II xperimente mit lektronen 1 1.1 U dient zum rwärmen der Glühkathode in der Vakuumröhre. Durch den glühelektrischen

Mehr

Infrarot Thermometer. Mit 12 Punkt Laserzielstrahl Art.-Nr. E220

Infrarot Thermometer. Mit 12 Punkt Laserzielstrahl Art.-Nr. E220 Infrarot Thermometer Mit 12 Punkt Laserzielstrahl Art.-Nr. E220 Achtung Mit dem Laser nicht auf Augen zielen. Auch nicht indirekt über reflektierende Flächen. Bei einem Temperaturwechsel, z.b. wenn Sie

Mehr

Laser Medicine. Laser Medicine Ophthalmologie - 09

Laser Medicine. Laser Medicine Ophthalmologie - 09 Laser Medicine A) Grundlagen B) Ophthalmologie C) Dermatologie D) Dentalmedizin Medcine de dentiste E) Chirurgie - Chirurgie F) Nichtthermische Verfahren - Processus non thermique G) Verschiedenes - Divers

Mehr

Spektroskopie im sichtbaren und UV-Bereich

Spektroskopie im sichtbaren und UV-Bereich Spektroskopie im sichtbaren und UV-Bereich Theoretische Grundlagen Manche Verbindungen (z.b. Chlorophyll oder Indigo) sind farbig. Dies bedeutet, dass ihre Moleküle sichtbares Licht absorbieren. Durch

Mehr

Digitalisierung und das Internet der Dinge Wie auch kleine und mittlere Unternehmen davon profitieren können

Digitalisierung und das Internet der Dinge Wie auch kleine und mittlere Unternehmen davon profitieren können Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Leipzig University of Applied Sciences Digitalisierung und das Internet der Dinge Wie auch kleine und mittlere Unternehmen davon profitieren können

Mehr

Moderne Methoden der Chemie - die Differenz-Thermo- Analyse (DTA)

Moderne Methoden der Chemie - die Differenz-Thermo- Analyse (DTA) Moderne Methoden der Chemie - die Differenz-Thermo- Analyse (DTA) Einleitung Moderne Anaylsemethoden haben die Chemie - insbesondere in den letzten 50 Jahren - stark verändert. Sie ermöglichen völlig neue

Mehr

Presse-Information Seite: 1 / 5

Presse-Information Seite: 1 / 5 Seite: 1 / 5 Weidmüller gibt Antworten zu Industrie 4.0 während der Hannover Messe auf seinem Messestand in Halle 11, Stand B 60 vom 08.04.2013 bis 12.04.2013. Weidmüller Industrie 4.0 Weiterdenken für

Mehr

Passiver optischer Komponententest je per Tunable LASER und OSA ASE Quelle und OSA. Yokogawa MT GmbH September 2009 Jörg Latzel

Passiver optischer Komponententest je per Tunable LASER und OSA ASE Quelle und OSA. Yokogawa MT GmbH September 2009 Jörg Latzel Passiver optischer Komponententest je per Tunable LASER und OSA ASE Quelle und OSA Yokogawa MT GmbH September 2009 Jörg Latzel Überblick: Das Seminar gibt einen Überblick über Möglichen Wege zur Beurteilung

Mehr

PFT Profiles produziert avancierte Kohlenstoff- und Glasfaserprofile und ist auf dem Gebiet der hochwertigen Pultusionstechniken

PFT Profiles produziert avancierte Kohlenstoff- und Glasfaserprofile und ist auf dem Gebiet der hochwertigen Pultusionstechniken SEHR AVANCIERTE UND HOCHWERTIGE PRODUKTIONSTECHNIKEN IM EIGENEN HAUS ENTWICKELTE, HOCHWERTIGE PULTRUSIONSTECHNIK EIGENE PRODUKTIONSHALLE UND FORSCHUNG IN DRONTEN PFT Profiles produziert avancierte Kohlenstoff-

Mehr

Entwicklung von Sensoren: Modellbildung und Simulation nutzen

Entwicklung von Sensoren: Modellbildung und Simulation nutzen Entwicklung von Sensoren: Modellbildung und Simulation nutzen Swiss VPE-Workshop 19. Juni 2014 Moderation Markus Roos NM Numerical Modelling GmbH 1 phone +41 (0)44 720 13 30 / fax +41 (0)44 720 13 30 Programm

Mehr

Perfekte Bildaufnahme und Merkmalsextraktion = Einfache Bildverarbeitung?

Perfekte Bildaufnahme und Merkmalsextraktion = Einfache Bildverarbeitung? Perfekte Bildaufnahme und Merkmalsextraktion = Einfache Bildverarbeitung? Bernd Jähne Heidelberg Collaboratory for Image Processing (HCI) Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen Universität

Mehr

Biophotonik sorgt für schnellere Diagnosen und effizientere Therapien

Biophotonik sorgt für schnellere Diagnosen und effizientere Therapien 21. Weltleitmesse und Kongress für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Optischen Technologien 13. 16. Mai 2013, Messe München 21st International Trade Fair and Congress for Optical Technologies Components,

Mehr

Modulare Systemlösungen Qualitätssicherung für die Untersuchungen von Beschichtungen

Modulare Systemlösungen Qualitätssicherung für die Untersuchungen von Beschichtungen Modulare Systemlösungen Qualitätssicherung für die Untersuchungen von Beschichtungen Präparation Mikroskopie und digitale Bildvermessung dünner Schichten: Lacke auf Metall- oder Kunststoffträger Metall-Kunststoffverbunde

Mehr

Seite 1 von 2. Teil Theorie Praxis S Punkte 80+25 120+73 200+98 erreicht

Seite 1 von 2. Teil Theorie Praxis S Punkte 80+25 120+73 200+98 erreicht Seite 1 von 2 Ostfalia Hochschule Fakultät Elektrotechnik Wolfenbüttel Prof. Dr.-Ing. T. Harriehausen Bearbeitungszeit: Theoretischer Teil: 60 Minuten Praktischer Teil: 60 Minuten Klausur FEM für elektromagnetische

Mehr

Prof. Dr. Gregor Fischer Institut für Medien- und Phototechnik Fachhochschule Köln. G. Fischer

Prof. Dr. Gregor Fischer Institut für Medien- und Phototechnik Fachhochschule Köln. G. Fischer Prof. Dr. Gregor Fischer Institut für Medien- und Phototechnik Fachhochschule Köln 1 Photographie in der Chirurgie Ziele: Dokumentation für Patient Wissenschaftliche Publikationen Bildqualität: Gleichmäßige

Mehr

Individuell verformte Werkstücke automatisch bearbeiten. In-Prozess Scannen. Adaptive Bearbeitung. System-Integration BCT

Individuell verformte Werkstücke automatisch bearbeiten. In-Prozess Scannen. Adaptive Bearbeitung. System-Integration BCT Individuell verformte Werkstücke automatisch bearbeiten. In-Prozess Scannen Adaptive Bearbeitung System-Integration BCT BCT Automatisierte Bearbeitung individuell verformter Werkstücke. BCT GmbH ist ein

Mehr