Optoelektronik und Sensorik

 

Dozent: Prof. Dr. Kempf

Semester: 7. und 8. Semester der Mikrosystemtechnik

Vorlesung mit Praktikum: 4stündig

Leistungsnachweis: schriftliche Prüfung

In diesem Fach werden Kenntnisse über physikalische Grundlagen , Aufbau und Eigenschaften der wichtigsten optoelektronischen Bauelemente und Sensoren vermittelt.

Die wichtigsten Anwendungsgebiete der Optoelektronik und insbesondere der modernen Mikrosensorik werden dargestellt und daraus die für die Bearbeitung optoelektronischer und sensorischer Aufgabenstellungen erforderlichen Konzepte erarbeitet.

Studenten sollen vorlesungsbegleitend Kurzvorträge halten , die auch mit Laborversuchen verbunden sein können. Damit soll das Verständnis in dem Fach vertieft, selbständiges Arbeiten gelernt und der Umgang mit Komponenten und modernen Entwicklungsmethoden vertraut gemacht werden.

Vorlesungsinhalte

A Optoelektronik

1. Einführung

2. Grundlagen

2.1 Elektromagnetische Strahlung

2.2 Radio-und Photometrie

2.3 Energiezustände und elektr. Eigenschaften in Halbleitern

2.4 pn-Übergänge und Übergänge in Heterostrukturen

2.5 Generations- und Rekombinationsprozesse

2.6 Materialien und Prozeßtechnologien

3. Optoelektronische Bauelemente

Strahlungsquellen:

3.1 Lumineszenzdioden (LED)

3.2 Laserdioden (LD)

3.3 Anzeigeeinheiten (LCD)

Strahlungsdetektoren:

3.1 Photodetektoren ( PD)

3.2 Solarzellen (SZ)

3.3 Integrierte Photodetektoren (CCD)

4. Optische Verbindungen & Verzweigungen:

4.1 Lichtwellenleiter und optische Fasern

4.2 Optische Koppler, Schalter, Verzweiger, Linsen

5. Optische Nachrichtenübertragung

5.1 Optische Übertragungssysteme

5.2 Modulation & Demodulation, Multiplexing, Kodierung & Formatierung

5.3 Optische Übertragungsverfahren

6. Optoelektronische Meßtechnik

6.1 Charkterisierung von Halbleiterstrahlungsquellen und -Detektoren

6.2 Messung an Lichtwellenleitern und opt. Fasern

B: Sensorik

1. Grundlagen

1.1 Sensoren und Sensorsysteme

1.2 Überblick und Einteilung von Sensoren

1.3 Entwurf und Simulation von Sensorsystemen

2. Sensoren

2.1 Optoelektronische Sensorik

2.2 Piezo-Sensorik

2.3 Magneto-Sensorik

2.4 Thermo-Sensorik

2.5 Bio-Chemische-Sensorik

 

Literaturverzeichnis:

Optoelektronik:

Opielka Dieter Optische Nachrichtentechnik, Vieweg 1995

Bludau W., Halbleiter-Optoelektronik, Hanser-Verlag, 1994

Wood D., Optoelectronic Semiconductor Devices, Prentice Hall, 1994

Jansen D., Optoelektronik, Vieweg , 1993

Kenneth A.J., Optoelektronik, VCH-Verlag,1992

Paul R., Optoelektronische Halbleiterbauelemente. Teubner 1992

Senior J. M., Fiber Communications, Prentic Hall International, 1992

Unger H., Optische Nachrichtentechnik, Hüthigverlag, 1992

Ebeling K.J., Integrierte Optoelektronik, Springer , 1992

Herter, Graf, Optische Nachrichtentechnik, Hanser-Verlag, 1994

Gowar J., Optical Communication Systems, Prentic Hall 1983

Graf,Herter, Optische Nachrichtentechnik, Hanser-Verlag,1992

Grau G, Freude W, Optische Nachrichtentechnik, Springer, 1991

Matsumoto S., Electronic Display Devices, John Wiley&Sons,1990

Hasegawa A., Optical Solitons in Fibers, Vol. 166, Springer,1989

Ehrfeld, Integrierte Optik und Mikrooptik mit Polymeren,Teubner1992

Hecht E., Optik, Addison Wesley 1989

Born M., Optik, Springer 1985

Horner J.L., Optical Signal Processing, Academic Press, 1987

Goetzberger, et al Sonnenenergie, Photovoltaik, Teubner, 1994

Fouckhardt, H. Photonik, Teubner, 1994

 

Zeitschriften

Optics & Photonics News

IEEE LTS (Lightwave Telecommunicatin Systems), IEEE Communications Society

IEEE (Photonics Technology Letters)

IEEE (Journal of Lightwave Technology)

SPIE's Proceedings

Optics & Photonic News

Journal of Optical Communications

Konferenzen

European Conference on Optical Communication: ECOC

Sensorik:

Tränkler, H.R. Sensortechnik, Springer, 1995

Büttgenbach, S. Mikromechanische Sensoren ,Teubner, 1994

Herold, H. Sensortechnik, Hüthigverlag, 1993

Lemme, H. Sensoren in der Praxis, Franzis Verlag, 1993

Bradley D.A. Mechatronics, Chapman&Hall, 1993

Heywang, W. Sensorik, Springer,1992

Schaumburg, H. Sensoren, Teubnert, 1992

E Hesse, J. Sensoren'92‘, Oldenburgvlg, 1992

. Schiessle, Sensortechnik und Meßwertaufnahme, Vogel Verlag,1992

Janocha, H. Aktoren, Springer, 1992

Bonfig, K. W Sensoren und Sensorsysteme, Expert Verlag, 1991

Hauptmann, P Sensoren, Hanser Verlag, 1991

Göpel, W. Hesse, J. Sensors, 1-8 Bd., VCH Verlag, ab 1989

Schnell, G. Sensoren in der Automatisierungstechnik, Vieweg 1991

Oehme, Chemische Sensoren, Vieweg Verlag, 1991

Muller R.S., Microsensors, IEEE Press 1990-1991

Grabowski R., Sensoren und Aktoren, VDE Verlag,1991

Ahlers Waldmann, Mikroelektronische Sensoren, Hüthig Verlag,,1990

Reichel H., Halbleitersensoren, Expert Verlag, 1989

Hietschold, M. Einführung in die Rastersondenmikroskopieverfahr. Teubner, 1998

 

SW-Tools für die Vorlesung

Matlab, Maple(num. Mathematik und Computeralgebra)

SIMWIN (Simulation OE- Bauelemente)

BPM (Simulation elekt. Magn. Wellenausbreitung in Wellenleitern)

ANSYS (FEM)

PSPICE (Simulation elektr. Ersatzschaltkreise)

Optical Ray Tracers: OPTICAD, ZEMAX, OSLO, ecra

...

Internetadressen: siehe Vorlesung