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285440 Optical design and Simulation (V) (SoSe 2018)

Einrichtung
Fakultät für Physik
Art(en) / SWS
V / 2
Zeitraum
09.04.2018-20.07.2018
Voraussichtl. Wiederholung
Sprache
Diese Veranstaltung wird komplett in englischer Sprache gehalten

Lehrende

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Termine (Kalendersicht )

Rhythmus Tag Uhrzeit Ort Zeitraum  
wöchentlich Mi 12-14 D01-286 09.04.2018-20.07.2018

Klausuren

  • keine gefunden

Fachzuordnungen

Modul (Studienmodell 2011) Veranstaltung Leistungen  
28-M-EP Experimentalphysik Experimentalphysik (B.1) benotete Prüfungsleistung
Studieninformation
28-M-VBN Vertiefung Vertiefung (B.1) benotete Prüfungsleistung
Studieninformation
28-M-VP Vertiefung Vertiefung (B.1) benotete Prüfungsleistung
Studieninformation

Die Angaben in der Tabelle ergeben sich aus der Zuordnung zu einem Modul und der entsprechenden Modulbeschreibung. Bei den angegebenen "Leistungen" können Wahloptionen der Studierenden bestehen; Auskunft hierüber gibt ebenfalls die Modulbeschreibung.

Allgemeine Anforderungen bei Lehrveranstaltungen:

Die Anforderungen an die aktive Teilnahme (nur gültig für Studienmodell 2002) sind hier erläutert. In den FsB und Modulhandbüchern finden sich Informationen, ob Studienleistungen (nur gültig für Studienmodell 2011)/Einzelleistungen/Modul(teil)prüfungen vorgesehen sind, und welche Anforderungen hierfür bestehen.

Inhalt, Kommentar

Modern optics and photonics relies to a large extent on numerical simulation for design and fabrication. Based on an elementary introduction of geometrical and physical optics and solutions of the electromagnetic wave equation the course will provide hands-on experience with state-of-the-art simulation tools (Python, ZEMAX, CST, Lumerical). The course starts by introducing analytical methods (paraxial optics, ABCD matrix method) implemented using high-level programming languages (e.g. Python) to demonstrate the basics of calculating the propagation of plane electromagnetic waves through space and across interfaces. The coherent superposition of waves and their propagation leading to interference and diffraction phenomena will then be covered quantitatively. These properties will then be expanded to the more complex case of Gaussian wave propagation using scalar diffraction theory. The simulation of free space propagation in this context will be discussed to cover differences between Fast Fourier Transform methods, direct integration and the finite difference method. This sets the ground for the optimization of complex optical systems in the industry standard optical design software package ZEMAX. Here, geometric aberrations, Zernike coefficients, wave aberrations, and physical optics modeling will be discussed. So far, field variations in the vicinity of nanostructures with an extent of about one wavelength were neglected. On these scales the full Maxwell’s equations need to be solved for a given geometry. In the last section of the lecture interactions and optical phenomena on the nanoscale will be covered by solving Maxwell's equations for discretized complex geometries.
Sprache der Lehrveranstaltung :

11.4. Introduction to calculating ray propagation through lenses, apertures, etc in Matlab/Python / paraxial imaging, simple components / ABCD matrices
18.4. Simulating plane wave interference and diffraction in Matlab/Python
25.4. Scalar diffraction theory: propagation of Gaussian beams: the FFT approach

2.5. Scalar theory of diffraction: direct integration vs. finite difference method. Splitting and mixing beams; Interpolation; Zernike Polynomials
9.5. Examples: Twyman-Green Interferometer / Michelson Interferometer
16.5. Zemax I: Basic definitions and handling of Zemax
23.5. Zemax II: Geometric aberrations: ray tracing, aberration theory, primary aberrations, chromatic aberrations
30.5. Zemax III: Optical Systems

6.6. Zemax IV: wave aberrations, wave optics, Optical Systems correction/optimization
13.6. CST I: Basic definitions and handling of CST (ev. Meep?)
20.6. First steps in nanooptics: Mie theory
27.6. Overview of Maxwell solvers: Boundary element method, FDTD, Multiple scattering techniques, …

4.7. CST/Lumerical I: Geometry modelling, parametrization of dielectric response, source definition
11.7. CST/Lumerical II: Mie scatterer, plasmon polaritons, absorption and scattering
18.7. CST/Lumerical III: Quantum coupling phenomena in nanooptics

TeilnehmerInnen
registrierte Anzahl : 12
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Abruf der Liste der Teilnehmer/innen :
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Dort finden Sie auch Informationen dazu, wie Sie aus einer Teilnehmerliste die Ergebnisliste für die Prüfungsdokumentation erstellen und wie Sie diese an die Prüfungsämter übermitteln können.
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Adresse :
SS2018_285440@ekvv.uni-bielefeld.de
Lehrende, ihre Sekretariate sowie für die Pflege der Veranstaltungsdaten zuständige Personen können über diese Adresse E-Mails an die VeranstaltungsteilnehmerInnen verschicken. WICHTIG: Sie müssen verschickte E-Mails jeweils freischalten. Warten Sie die Freischaltungs-E-Mail ab und folgen Sie den darin enthaltenen Hinweisen.
Falls die Belegnummer mehrfach im Semester verwendet wird können Sie die folgende alternative Verteileradresse nutzen, um die TeilnehmerInnen genau dieser Veranstaltung zu erreichen: VST_118997070@ekvv.uni-bielefeld.de
Reichweite :
12 Studierende direkt per E-Mail erreichbar
Hinweise :
Weitere Hinweise zu den E-Mailverteilern
Änderungen/Aktualität der Veranstaltungsdaten
Letzte Änderung Grunddaten/Lehrende :
Mittwoch, 10. Januar 2018 
Letzte Änderung Zeiten :
Mittwoch, 10. Januar 2018 
Letzte Änderung Räume :
Mittwoch, 10. Januar 2018 
Sonstiges
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