17.06.2019 Florian Loosen schließt Promotion im Rahmen von OPTAVER erfolgreich ab

Am Institut für Optik, Information und Photonik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg hat der wissenschaftliche Mitarbeiter Florian Loosenerfolgreich seine Dissertation verteidigt. Seine Arbeit trägt den Titel „Design und Simulation unkonventioneller optischer Systeme basierend auf strahlen- und wellenoptischen Methoden“. Ein unkonventionelles optisches System stellt der in der Forschergruppe OPTAVER erforschte polymer optische Wellenleiter dar, welcher durch seine besondere Geometrie ein Herausforderung für Simulationen darstellt. Im Rahmen des Teilprojektes 6 in OPTAVER wurden Methoden entwickelt, um Geometrie und auch die Rauigkeit der Wellenleiter zu simulieren.

Kurzfassung:

Die vorliegende Doktorarbeit erörtert das Design und die Simulation unkonventioneller optischer Systeme basierend auf Raytracing und wellenoptischen Methoden. Dabei ist das Design von optischen Systemen für neue Anwendungsbereiche eine anspruchsvolle Aufgabe für den gesamten Entwicklungsprozess. Daher müssen neue Ansätze geschaffen werden, um heutige Anforderungen zu erfüllen.

Im ersten Kapitel dieser Arbeit wird die Kombination eines nichtsequenziellen Ray-Tracing-Verfahrens mit einem Monte-Carlo-Ansatz beschrieben. Durch diesen Ansatz kann in derSimulation die Streuung zwischen Kern- und Mantelmaterial der durch einen gedruckten Polymer Optischen Wellenleiter (POW) propagierenden Strahlen berücksichtigt werden. Dabei können die Dämpfung und die Impulsantwort von POWs berechnet werden. Darüber hinaus beschreibt das Kapitel die gesamte Prozesskette eines additiven Fertigungsprozesses von POWs von der Simulation bis hin zur Fertigung. Im zweiten Kapitel wird der Forschungs- und Entwicklungsschritt eines neuartigen optischen 3D-Scansystems für die Inline-Messung beschrieben. Dabei umfasst die Anwendung z.B. die Erkennung von Kratzern in Aluminium-Walzblechen oder die Vermessung von gedruckten Strukturen auf Foliensubstraten. Das entwickelte Konzeptdesign weist einige Unterschiede zu herkömmlichen telezentrischen Objektiven auf. Abschließend wird im dritten Kapitel die Evaluierung eines auf Holographie basierenden Modalen Wellenfrontsensors (MWFS) vorgestellt, der die schnelle Positionskontrolle eines Lichtemitters in einem tiefen Parabolspiegel garantieren soll. Dabei besteht das Messsystem aus einem Computer-Generierten Hologramm (CGH), einer Fourier-Linse für die Bildgebung und einem Detektor.

Durch die in dieser Arbeit beschriebenen Methoden werden neue Ansätze für zukünftige Anwendungen geschaffen. Die Ergebnisse aller drei Konzepte werden in den Schlussbetrachtungen zusammengefasst.