Entwicklung einer rechnergestützten Entwurfsmethode für optische Mikrosysteme und deren Anwendung auf einen Heterodynempfänger:
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INHALT S VERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 ALLGEMEINES ZUR MIKROOPTIK. 1
1.2 MIKROOPTISCHE AKTIVITAETEN IM FORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE. 2
1.3 MODELLIERUNG UND SIMULATION IN DER MIKROSYSTEMTEEHNIK . 3
1.4 ZIEL DER ARBEIT . 3
1.5 GLIEDERUNG DER ARBEIT . (I
2 GRUNDLAGEN 7
2.1 DER HETERODYNEMPFAENGER. 7
2.1.1 DER KOHAERENTE EMPFANG . 3
2.1.2 DER HETERODYNE EMPFANG. !)
2.2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN DER LASERABSTRAHLUNG. 12
2.2.1 WELLENFELD ANALYSE DER LASERABSTRAHLUNG. 12
2.2.2 ABBILDUNG VON GAUSSSTRAHLEN MIT LINSEN. 14
3 DER LIGA-HETERODYNEMPFANGER 17
3.1 DAS OPTISCHE SYSTEM DES LIGA HETERODYNEMPFAENGERS. 18
3.2 EXPERIMENTELL' BESTAETIGUNG DES LASERFREIEN ENTWURFS. 2(
4 LEISTUNGSMINDERNDE EINFLUESSE 29
4.1 HERSTELLUNGSTOLERANZEN DER KOMMERZIELLEN OPTISCHEN KOMPONENTEN. 30
4.2 FERTIGUNGSBEDINGTE TOLERANZEN BEIM LIGA PROZESS. 31
4.2.1 SUMME DER EINFLUESSE ALLER EFFEKTE AUF DIE KANTENSTEILHEIT.31
4.3 TEMPERATURINDUZIERTE MATERIALVERZUEGE . 33
4.3.1 GEOMETRIEMODELLIERUNG. 33
4.3.2 SIMULATION DER FASERHALTERUNG UNTER TEMPERATURBIST. 34
I
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/959161589
11
INHALTSVERZEICHNIS
4.3.3 SIMULATION DER KUGELLINSE UNTER TEMPERATURLAST. 37
4.3.4 SIMULATION DES PRISMENBLOEKS UNTER TEMPERATURLAST. 40
4.4 AENDERUNGEN DES BREEHUNGSINDEXES. 43
4.4.1 DISPERSION. 43
4.4.2 DIFFERENTIELLE AENDERUNGEN DES BRECHUNGSINDEXES. 43
4.4.3 SPANNUNGSOPTISCHER KOEFFIZIENT . 40
4.3 POSITIONSTOLERANZEN. 40
4.5.1 POSITIONSTOLERANZEN DER QUELLE. 47
4.5.2 POSITIONSTOLERANZEN DER KUGELLINSEN. 48
4.5.3 POSITIONSTOLERANZEN DER PRISMENGRENZFLAECHEN. 48
4.5.4 POSITIONSTOLERANZEN DER PHOTODIODE. 49
4.5.5 POSITIONSTOLERANZEN ALLER EINZELKOMPONENTEN. 50
5 THEORIE DES OPTISCHEN SYSTEMS 51
5.1 WELLENFELDBESEHREIBUNG DER ABBILDUNG. 52
5.1.1 FERNFELD APPROXIMATION. 52
5.1.2 DIE LINSENFUNKTION. 53
5.2 EXPERIMENTELLE BESTAETIGUNG DER LINSENFUNKTION . 50
5.3 SPHAERISCHE PROPAGATION. 59
6 SIMULATION DES OPTISCHEN SYSTEMS 63
0.1 KOPPELVERLUSTE DURCH ABERRATIONSEFFEKTE. 04
0.1.1 KOLLIMATION MIT EINER KUGELLINSE. 05
0.1.2 KOLLIMATION MIT ZWEI KUGELLINSEN. 06
0.2 POSITIONSFEHLER BEIM LASERFREIEN HETERODVNEMPFAENGER . 09
6.2.1 AUSWIRKUNGEN DER AXIALEN POSITIONSFEHLER. 70
0.2.2 AUSWIRKUNGEN DER LATERALEN POSITIONSFEHLER. 72
6.2.3 AUSWIRKUNGEN DER SUMMIERUNG ALLER POSITIONSFEHLER. 77
6.3 POSITIONSFEHLER BEIM LASER-HETERODYNEMPFAENGER. 79
6.3.1 AUSWIRKUNGEN AXIALER FEHLPOSITIONIERUNGEN. 81
6.3.2 AUSWIRKUNGEN DER LATERALEN POSITIONSFEHLER. 84
6.3.3 AUSWIRKUNGEN DER SUMMIERUNG ALLER POSITIONSFEHLER. 88
INHALTSVERZEICHNIS
111
7 ENTWURFSOPTIMIERUNG 89
7.1 OPTIMIERUNG DOS LASERFREIEN HETORODYNEMPFAENGORS. 90
7.1.1 DIE OPTIMIERUNGSALGORIT INNEN. 93
7.1.2 OPTIMIERUNG DER DISTANZEN ZWISCHEN DEN OPTISCHEN KOMPONENTEN . 93
7.1.3 OPTIMIERUNG DER DISTANZEN UND DER BRECHUNGSINDIEOS.95
7.1.4 OPTIMIERUNG DER'DISTANZEN. ABMESSUNGEN UND DER BRECHUNGSINDIEOS 97
7.2 OPTIMIERUNG DES LASER HOTERODYNOMPFAENGORS .102
7.2.1 UNTERSUCHUNG DES PARANIETERRAUMES.103
7.2.2 VERGLEICH ZWISCHEN DETERMINISTISCHEM UND HEURISTISCHEM SUCHVER
FAHREN .105
8 ERGEBNISSE UND AUSBLICK 107
LITERATURVERZEICHNIS 109
A
115
A.L
A.2
A.3
A.L
A.5
A.G
A.7
A.8
SIGNAL LEISTUNG.
MODULATION UND DEMODULATION .
A.2.1 DEMODULATION.
DER FUNDAMENTALE GAUSSSTRAHL.
STRAHLTRANSFORMATION DURCH EINE LINSE.
DIE LIGA PROZESSSCHRITTE.
A.5.1 VERMINDERUNG DER KANTENSTEILHEIT DURCH DEN BESTRAHLUNGSSCHRITT .
A.5.2 EINFLUSSDES PROZESSSCHRITTES ENTWICKLUNG AUF DIE STRUKTURGENAUIGKEIT
DIE METHODE DER FINITEN ELEMENTE.
MATERIALPARAMETER.
DIE OPTIMIERUNGSALGORITHMEN.
A.8.1 DAS DETERMINISTISCHE SUCHVERFAHREN.
A.8.2 DER EVOLUTIONAERE ALGORITHMUS GADO.
115
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