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