FP/MA/FP-MA: FoV-Erfassung mittels einer Halbsphäre

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird ein Demonstrator eines optoelektronisch Testsystems für LIDARSensorsysteme entwickelt. Mit diesem Testsystem soll es ermöglicht werden, jedes beliebige LIDARSystem vollautomatisch auszulesen, zu kalibrieren und es in seiner Funktion und Sicherheit zu prüfen. Der erste große Meilenstein dafür ist die Erfassung des gesamten Sichtfeldes des LIDAR-Systems. Alle vom LIDAR ausgesandten Laserstrahlen sollen dafür in eine Singlemode-Faser eingekoppelt werden. Die besondere Herausforderung hierbei ist, dass die Winkelbereiche, in denen das LIDAR Laserpulse aussendet, sehr groß sind. Für den Standardansatz mittels eines 4-f-Linsensystems benötigt man Linsen mit ausreichender Brechkraft. Diese müssten jedoch überdimensional groß sein, was diesen Ansatz nicht umsetzbar macht. Daher soll nun an neuen innovativen Ansätzen geforscht werden. Ein vielversprechender Ansatz, der nun weiter untersucht werden soll, ist die gezielte Ausnutzung der sehr guten Streueigenschaften einer diffus reflektierenden Halbkugel. Die Laserstrahlen des LIDARs werden an der inneren Kugeloberfläche reflektiert und über einen ebenfalls halbsphärischen Spiegel in den Kollimator einer Singlemodefaser gelenkt. Der große Vorteil dieses Ansatzes ist die Beibehaltung einer hohen Signalleistung und damit eines sehr guten SNR, der für LIDAR-Systeme besonders kritisch ist. Darüber hinaus er einen vergleichsweise einfachen Aufbau und ist dabei noch über mehrere Parameter fein abstimmbar.

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Der erste Schritt dieser Arbeit ist die Optimierung der Anordnung der Komponenten in einer Simulation. Hierfür eignet sich die dafür Simulationssoftware Zemax OpticStudio sehr gut. Mit ihr können die Strahlengänge und die Eigenschaften optischer Bauelemente anschaulich simuliert und analysiert werden. Außerdem ermöglicht sie ein schnelles Wechseln zwischen verschiedenen Komponenten, wie Linsen und Spiegeln. Die simulierte Anordnung soll anschließend aufgebaut und messtechnisch charakterisiert werden.

Betreuer: Christian Carlowitz, Johannes Reichstein
Schwerpunkte: Photonik, Zemax OpticStudio, Hardware, Messtechnik
Voraussetzungen: Photonik-Kenntnisse
Kontakt: christian.carlowitz@fau.de, johannes.reichstein@fau.de

Kategorie: Stud_BaMaFp_Offen