FP/MA/FP-MA: Simulation von Streuprozessen in optischen Diffusoren

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird ein Demonstrator eines optoelektronischen Testsystems für LIDAR-Sensorsysteme entwickelt. Dieses Testsystem soll es ermöglichen, jedes beliebige LIDAR-System vollautomatisch auszulesen, zu kalibrieren und es in seiner Funktion und Sicherheit zu prüfen. Um den Erfassungsbereich für die umfassende Charakterisierung zu analysieren, muss ein großer Winkelbereich erfasst werden, was bei sehr großen Linsensystemen komplex und teuer wäre. Als Alternative soll daher die Transmission durch einen Diffusor ausgewertet werden. Um einen Diffusor für dieses neuartige Konzept optimierten zu entwickeln, ist ein genaueres Betrachten der Einflussfaktoren auf die Streucharakteristik notwendig. Zu diesem Zweck soll die Struktur des Diffusors und Verteilung der Streuzentren und ihrer Größe optimiert werden, um eine gleichmäßige Streuung über einen großen Winkelbereich zu erreichen. Zunächst kann das gestreute Signal in Simulationen analysiert werden. Auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse kann ein innovativer Algorithmus entwickelt werden, der die für ein gewünschtes Streuverhalten geeigneten Materialparameter wie Partikelgröße, Konzentration und Dicke liefert, welche Hersteller für die Produktion nutzen können.

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Im ersten Schritt der Arbeit sollen Oberflächen- und Volumenstreuer in Python oder Zemax OpticStudio simuliert werden. Es sollen unterschiedliche Volumenstreuer und Oberflächenstreuer mit deren Rayleigh-, Mie- und Oberflächenstreuung untersucht werden. Während für Volumenstreuer die Rayleigh- und Mie- Streuung an Partikeln betrachtet werden soll, können für Oberflächenstreuer verschiedene Materialien und Beschichtungen detaillierter analysiert werden. Die Modellierung von Oberflächen und Volumenstrukturen kann auf der Grundlage der Mikroskopaufnahmen durchgeführt werden. Die Simulationsergebnisse sollen abschließend mit dem gemessenen Streuverhalten abgeglichen werden.

Betreuer: Christian Carlowitz, Johannes Reichstein
Schwerpunkte: Photonik, Python, C, Hardware, Messtechnik
Voraussetzungen: C/C++/Python, Kenntnisse physikalisch-basierter Simulation, CUDA/GPGPUBeschleunigung, parallele Berechnung, für EEI/CE/ASC-Studierende geeignet
Kontakt: christian.carlowitz@fau.de, johannes.reichstein@fau.de

Kategorie: Stud_BaMaFp_Offen