I. Einleitung. festes Modellfach für das Studienmodell Optische Technologien (Studienmodell 10)

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Ferdinand Hofmann
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1 I. Einleitung I.0 Allgemeine Informationen: Prof. Uli Lemmer Lichttechnisches Institut, Geb , Raum 223 Tel: URL: Übungen: nach Vereinbarung Vorlesungsfolien sind von der LTI-Homepage herunterzuladen, siehe auch Archiv 2004! Erweiterte Unterlagen werden ausgeteilt bzw. können heruntergeladen werden Prüfung: mündl., Termin nach Vereinbarung Vorkenntnisse: Halbleiterbauelemente hilfreich

2 I. Einleitung I.1: Einordnung in die Studienmodelle: festes Modellfach für das Studienmodell Optische Technologien (Studienmodell 10) wählbares Modellfach für diverse andere Studienmodelle Nebenfach für Physiker (Nanowissenschaften), Informatiker... (?)

3 Studienmodell Optische Technologien (alt) : nicht mehr festes Modellfach

4 Studienmodell Optische Technologien (neu,vorläufig) Semesterwochenstunden Feste Modellfächer 5. Sem. 6. Sem. 7. Sem. 8. Sem. V Ü V Ü V Ü V Ü EE Optoelektronik I (Lemmer) 3 EE Optoelektronik II (Heering) 3 EE Optische Systeme der Informationstechnologie* (Bastian) 2 EE Photonische Kommunikations- Systeme (Leuthold)** 2 1 EE Plasmastrahlungsquellen 2 (Heering) EE Licht- und Displaytechnik* (Lemmer, Manz, Kooss) 2 1 EE Labor Optik-Design (Stork) 4 neue Vorlesungen oder Laboratorium Optische Nachrichtentechnik (Freude) oder Labor Optoelektronik jetzt wählbare Praktika oder Praktikum Entwurf optoelektronischer Systeme mit Matlab/Simulink (Gerken) Semestersummen Gesamtsumme 20

5 Optoelektronische Bauelemente Lichttechnik Wählbare Modellfächer Messtechnik Optische Systeme BWL, Soft Skills

6 Optoelektronische Bauelemente

7 Lichttechnik z. B. Optische Systeme

Electronics, Interconnection Technology Audi A8 L 6.

8 Hella LED-Technology System approach considering DRL in headlamps as example LED module Optische Systeme Interface to optics Interface to headlamp / body electronic LED-Know-how, Thermal Management, Design, Electronics, Interconnection Technology Audi A8 L 6.0 Quattro LED-Modul/ /Lukas Schwenkschuster 1 Confidential.The Contents may only be passed on, used or made known with our express permission. All rights reserved.

9 Optische Systeme

10 Messtechnik z.b. Biophotonik (Fa. evotec OAI) z. B. Objekte vermessen (Fa. Sick)

11 Empfohlene Literatur I.2: Empfohlene Literatur: J. Singh, Semiconductor Optoelectronics: Physics and Technology, Mc Graw Hill, 1995 (leider zur Zeit vergriffen, vorhanden in Uni-Bib) Semiconductor Optoelectronic Devices von Pallab Bhattacharya ( 97,36) J. Jahns, Photonik, Oldenbourg W. Bludau, Halbleiteroptoelektronik, Hanser E. F. Schubert, Light-Emitting Diodes (Cambridge, Cambridge, 2003). Skript der Vorlesung von Prof. D.A.B. Miller in Stanford (erhältlich am LTI)

12 Übersicht über die Vorlesung I. Einleitung II. Physikalische Grundlagen der Optoelektronik III. Herstellungstechnologien IV. Halbleiterleuchtdioden V. Optik in Halbleiterbauelementen VI. Laserdioden VII. Betrieb von Leucht- und Laserdioden VIII. Modulation/Optische Messtechnik IX. Lasertechnik X. Festkörperstrahlungsquellen XI. Nichtlineare Optik

13 I. Einleitung I.3 Was ist Optoelektronik? Optoelektronik ist die Nahtstelle zwischen Optik und Elektronik Optik Optoelektronik Elektronik Abb. I.1: Schema zur Optoelektronik

14 I.3: Was ist Optoelektronik? Die Optoelektronik umfasst viele Facetten des Wechselspiels zwischen Strom und Licht: Optoelektronik Erzeugung Modulation Übertragung Detektion Anwendung Sichtbar Radiowellen Mikrowellen THz Infrarot Ultraviolett Röntgen Frequenz (Hz) Abb I.2: Das elektromagnetische Spektrum

15 Bsp. zur Erzeugung von Licht: Halbleiterlaser und Gasentladungslampe Abb. I.3: Schema eines Halbleiterlasers Abb. I.4: Moderne Frontscheinwerferlampe

16 Beispiel zur Erzeugung von Licht: Display Abb. I.5: Autoradio/Navigationssystems mit Flachbildschirm aus organischen (Kunststoff-) Halbleitern

17 Beispiel zur Modulation und Übertragung von Licht: Telekommunikation Abb. I.6: Schemabild zur Telekommunikation

18 Beispiel zur Detektion: Solarzellen Abb. I.7: Solarzellenfelder

19 Beispiel zur Anwendung: Laserschweißen Abb. I.8: Laserschweißnaht

20 I. Einleitung Optoelektronik beruht auf dem Zusammenspiel verschiedenster Materialien KTP GaN Ge 2 Sb 2 Te 2 PPV SOI GaAs/AlAs LiNbO 3 a-si InP SiGe etc. Abb. I.9: Materialien der Optoelektronik

21 I.4 Technische und wirtschaftliche Bedeutung der Optoelektronik (Si)-Elektronik (integrierte Schaltkreise) Optik (Photonik) nahezu unschlagbar in der lokalen Informationsverarbeitung Visualisierung, Übertragung und Speicherung von Informationen, Beleuchtung, Materialbearbeitung, Messtechnik,... Vorteile von Licht : Licht ist sichtbar immun gegen elektromagnetische Störstrahlung keine gegenseitige Beeinflussung von Licht durch Licht hochgradig parallel vielfältige Nichtlinearitäten berührungsfreies Messen, Bearbeiten

22 Weltmarkt Optische Technologien 5% 4% 2% Sensoren Laser 37% 15% 23% 14% Photovoltaik Optische Komponenten Flat Panel Displays Lampen Optoelektronik Gesamt: ca. 125 Mrd. EUR Quelle: OIDA Abb. I.10: Märkte für optische Technologien 1999

23 Weltmarkt Optische Technologien/LTI-Veranstaltungen Optoelektronik II, Seminar UC 37% Optoelektronik I, II 15% Lasertechnik/Optoelektronik I 5% 4% 2% Solarenergie Optische Systeme der IT Sensoren Laser 14% Photovoltaik Optische Komponenten Flat Panel Displays 23% Lampen Optoelektronik Licht- und Displaytechnik Gesamt: ca. 125 Mrd. EUR Quelle: OIDA Abb. I.10: Märkte für optische Technologien 1999

24 Weltmarkt Optische Technologien 5% 4% 2% Sensoren Laser 37% 23% 14% Photovoltaik Optische Komponenten Flat Panel Displays Lampen Optoelektronik 15% Gesamt: ca. 125 Mrd. EUR Quelle: OIDA Abb. I.10: Märkte für optische Technologien 1999

25 Weltmarkt Optoelektronik Quelle: OIDA

26 Weltmarkt Optoelektronik Quelle: OIDA

27 Weltmarkt Optische Technologien 5% 4% 2% 37% 23% 14% Sensoren Laser Photovoltaik Optische Komponenten Flat Panel Displays Lampen Optoelektronik 15% Gesamt: ca. 125 Mrd. EUR Quelle: OIDA Abb. I.10: Märkte für optische Technologien 1999

28 Weltmarkt Laserstrahlquellen 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000 Mrd. US $ Andere Diodenlaser Quelle: Laser Focus World (01/2001) Abb. I.11: Weltmarkt Laserstrahlquellen

29 Quelle: Laser Focus World 2004

30 Quelle: Laser Focus World 2004

31 Quelle: Laser Focus World 2004

32 Weltmarkt Optische Technologien 5% 4% 2% 37% 23% 14% Sensoren Laser Photovoltaik Optische Komponenten Flat Panel Displays Lampen Optoelektronik 15% Gesamt: ca. 125 Mrd. EUR Quelle: OIDA Abb. I.10: Märkte für optische Technologien 1999

SCHOTT Spezialglas GmbH, Luminescence Technology Segmentation of the illumination market and volumes display world variability of information General Lighting Illuminated Advertisement Variable

33 SCHOTT Spezialglas GmbH, Luminescence Technology Segmentation of the illumination market and volumes display world variability of information General Lighting Illuminated Advertisement Variable Message Signs (VMS ) Digital Hoarding Mio 7500 Mio Low Information Content Display (LICD) TV/Video - Displays pixel size 1000 Mio Mainz, , Seite 7 Automotive Hella, Visteon, FER, R&S J.W. Speaker... focus to be continued stop SG-FTL FTL-Bge/Hpn -SEMICON

34 Marktbeispiel: Beleuchtung-Leuchtdioden Lampen Weltmarkt: ca. 12,5 Mrd. EUR Deutschland: ca. 0,65 Mrd. EUR 72% Allgemeinbeleuchtung 28% Auto- und Spezialanwendungen Gesamter Lichtmarkt Deutschland: ca. 3,3 Mrd. EUR Quelle: OSRAM Ein wichtiger Trend: LEDs für die Beleuchtung.

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