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Modulhandbuch ab WS 2020/21

Modul ME4530-KP04

Optische und Photonische Systeme: Design, Modellierung, Herstellung (OptPhoSys)

Dauer:


1 Semester
Angebotsturnus:


Jedes Sommersemester
Leistungspunkte:


4
Studiengang, Fachgebiet und Fachsemester:
  • Master Medizinische Ingenieurwissenschaft 2014 (Wahlpflicht), Medizinische Ingenieurwissenschaft, Beliebiges Fachsemester
  • Master Medizinische Ingenieurwissenschaft 2020 (Wahlpflicht), Medizinische Ingenieurwissenschaft, Beliebiges Fachsemester
Lehrveranstaltungen:
  • ME4530-Ü: Optische und Photonische Systeme (Übung, 1 SWS)
  • ME4530-V: Optische und Photonische Systeme (Vorlesung, 2 SWS)
Workload:
  • 45 Stunden Präsenzstudium
  • 75 Stunden Selbststudium und Bearbeitung von Übungen in Gruppen
Lehrinhalte:
  • Überblick über optische Systeme in der Biomedizin
  • Strahlenoptik und Wellenoptik
  • Grundlagen Fourieroptik
  • Einführung in optisches Raytracing
  • Design von einfachen optischen Systemen wie Mikroskop/Teleskope, etc.
  • Optische Aberrationen und deren Kompensation
  • Bestimmung von Auflösung, Modulationstransferfunktion (MTF)
  • Toleranzanalyse
  • Strahlparameter und Auslegung von Strahlformungsoptiken
  • Berechnung Diffraktiver Optischer Elemente (DOEs)
  • Beugungseffizienzen und rigorose Beschreibung DOEs
  • Anwendungen und spezifisches Design von DOEs (Spektrometer, Mikrolinsen)
  • Herstellungsverfahren für optische Systeme und deren Charakterisierung
  • Lichtwellenleiter und photonische Komponenten
  • Simulation Lichtpropagation im Wellenleiter (Beam Propagationsmethode, BPM)
  • Rigoroses Design photonischer Systeme mit FDTD
  • Biomedizinisches Anwendungsbespiel: Oberflächenplasmonensensorik
Qualifikationsziele/Kompetenzen:
  • Die Studierenden kennen grundlegende optische Komponenten.
  • Sie können einfache optische Systeme im Raytracer nachbilden und deren optische Fehler analysieren.
  • Sie kennen die Grundlagen der Optimierung optischer Systeme.
  • Sie kennen unterschiedliche Simulationsmethoden und -regime zur Auslegung verschiedener optischer Systeme und können diese systemspezifisch anwenden.
  • Sie kennen die Grundlagen diffraktiver Optiken und können grundlegende numerische Verfahren zu deren Berechnung selbst implementieren und kennen deren Anwendung in der Medizintechnik.
  • Sie kennen Herstellungsverfahren optischer Komponenten und können hieraus Grenzen und Anwendungsbereiche ableiten.
  • Sie kennen Grundlagen verschiedener Fasern und Wellenleiter, Anwendungsbeispiele und können einfache Fasersensoren optisch simulieren und auslegen.
  • Die Studierenden besitzen die Sozial- und Kommunikationskompetenz zur Diskussion innerhalb von Übungsgruppen und zur Lösung komplexer Aufgaben im Team.
Vergabe von Leistungspunkten und Benotung durch:
  • Klausur oder mündliche Prüfung nach Maßgabe des Dozenten
Modulverantwortlicher:
Lehrende:
Literatur:
  • H. Gross (Hrsg.): Handbook of Optical Systems - John Wiley & Sons, USA
  • G. Litfin (Hrsg): Technische Optik in der Praxis - Springer, Deutschland
  • J. W. Goodman: Introduction to Fourier optics - Roberts & Co. Publishers, USA
  • B. E. A. Saleh, and M. C. Teich: Fundamentals of Photonics - John Wiley & Sons, USA
  • M. S. Wartak: Computational Photonics - Cambridge University Press, USA
Sprache:
  • Englisch, außer bei nur deutschsprachigen Teilnehmern
Bemerkungen:

Zulassungsvoraussetzungen zur Belegung des Moduls:
- Keine

Zulassungsvoraussetzungen zur Teilnahme an Modul-Prüfung(en):
- Keine

Modulprüfung(en):
- ME4530-L1: Optische und Photonische Systeme, Mündliche Prüfung, 20min, 100% der Modulnote

Letzte Änderung:
4.10.2021

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