Kleindienst, Roman
[Verfasser:in]
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Sinzinger, Stefan
[Akademische:r Betreuer:in];
Schwarz, Ulrich
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Altmeyer, Stefan
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft]Technische Universität Ilmenau
Innovative Methoden für die optische System- und Funktionsintegration
Hochschulschrift:
Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
Anmerkungen:
Tag der Verteidigung: 01.11.2017
Systemvoraussetzung: Acrobat reader
Beschreibung:
Insbesondere für Sensorik- oder Abbildungsanwendungen werden neben mikro-elektronischen, -mechanischen und -fluidischen Bauteilen immer kleinere und leistungsfähigere optische Komponenten und System benötigt. Die optische System- und Funktionsintegration stellt die dafür erforderlichen Werkzeuge in Form von Konzept- und Optikdesignansätzen sowie Fertigungsprozessen zur Verfügung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Erforschung innovativer Methoden zur Realisierung hoch-funktionsintegrierter, miniaturisierter und robuster optischer Freistrahlsysteme. Durch Faltung des Strahlenganges kann ein für viele Anwendungen interessanter Kompromiss aus Systemgröße und -funktionalität erreicht werden. Als eine der zentralen Herausforderungen beim Optikdesign solcher Systeme, wird in der vorliegenden Arbeit sowohl auf etablierte als auch innovative Methoden zur Startsystemfindung im Detail eingegangen. Aus theoretischen Betrachtungen wird deutlich, dass eine optimale Leistungsfähigkeit gefalteter optischer Systeme häufig nur mit komplexen, von der Rotationssymmetrie abweichenden Oberflächenprofilen erreicht werden kann. Durch die ebenfalls eingehend untersuchte Integration zusätzlicher optischer Funktionalitäten wird die Oberflächenkomplexität weiter erhöht. Um den damit einhergehenden steigenden technologischen Anforderungen gerecht werden zu können, steht ein neuartiger integrierter Fertigungsprozess zur Verfügung. Durch sukzessive Anwendung unterschiedlicher Fertigungsverfahren innerhalb eines Bearbeitungs-, Mess- und Positioniersystems werden eine hohe Flexibilität und Präzision bei der Fertigung einzelner Oberflächen und kompletter optischer Systeme erreicht. Ausgehend von den theoretischen und technologischen Grundlagen wird die Integration optischer Funktionen am Beispiel zweier komplexer optischer Strahlformungskomponenten und die optische Systemintegration eines Gasdetektors vorgestellt. An den profilometrischen und optischen Charakterisierungsergebnissen werden die Möglichkeiten und Grenzen der optischen System- und Funktionsintegration diskutiert.