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Polymeroptik und -photonik

Auf Polymeren basierende Optiken und optische Sensorkonzepte bieten durch ihre Design- und Verarbeitungsmöglichkeiten herausragende Perspektiven bezüglich der zentralen Anforderungen an moderne optische Komponenten und Systeme. Diese sind:

  • Hohe Zuverlässigkeit, Robustheit und Präzision

  • Geringe Herstellungskosten

  • Hohe Reproduzierbarkeit
  • Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
  • Hohe Integrierbarkeit (Integrationsdichte)

Eine Senkung der Herstellungskosten solcher Optiken wird durch großflächige Herstellungsverfahren ermöglicht. Allerdings müssen bei der Herstellung großflächiger, optomechanischer Strukturen die Verfahrensprozessparameter noch besser erforscht und charakterisiert werden. Forschungsbedarf besteht auch an einem besseren Verständnis der optischen Eigenschaften (z.B. im Bezug auf Materialverschleiß, Alterungsprozess, Umwelteinflüsse, etc.) und dessen gezieltem Design.

Die grundlegende Forschungsidee in diesem Projekt ist die Realisierung von vollständig aus Polymerbauteilen hergestellten, großflächigen und integrierten optischen Systemen. Ein solches System lässt sich dabei in drei Komponenten aufteilen, die auch mehrmals vorhanden sein können: einen Sender, einen Sensor/Übertragungselement (Transducer) und einen Empfänger. Ziel ist es eine solche Übertragungsstrecke in Form einer Polymerfolie, die vielfältig eingesetzt werden kann (z.B. im online-monitoring von unterschiedlichen physikalischen Größen in der Luft- und Raumfahrt-Industrie oder auch im Leichtbau) herzustellen. Vorteile einer solchen Struktur sind ihre Leichtigkeit, ihre Robustheit und die Möglichkeit an unterschiedlichen Punkten einer großflächigen Struktur (z.B. ein Flugzeugflügel) Daten synchron und parallel zu messen.

Zur Realisierung der Projektziele kollaboriert das HOT mit dem Institut für Systemtechnik (IMTEK) der Fakultät für angewandte Wissenschaften der Albert-Ludwig-Universität Freiburg. Das IMTEK beteiligt sich mit an dem Projekt mit sechs seiner zweiundzwanzig Lehrstühle, das HOT ist mit 11 Instituten involviert.

Mit diesem Zusammenschluss ist ein Team aufgestellt, um eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts maßgeblich zu entwickeln und für die Zukunft nutzbar zu machen.

Sonderforschungsbereich PlanOS

Entwicklung von großflächigen, polymerbasierten Sensorfolien unter Anwendung ausschließlich optischer Messprinzipien

http://www.planos.uni-hannover.de/

Projektpartner

Die Projektpartner sind die Mitglieder des HOT und das Institut für Systemtechnik der Fakultät für angewandte Wissenschaften der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (IMTEK).

Entsprechende Projekte

Polymeroptik und -photonik

PlanOS-SFB Teilprojekt B04

Bild zum Projekt PlanOS-SFB Teilprojekt B04

Leitung:

Dr.-Ing. Maik Rahlves, Prof. Dr.-Ing. Eduard Reithmeier

Bearbeitung:

M.Sc. Axel Günther, Dipl.-Ing. Maher Rezem

Laufzeit:

4 Jahre

Förderung durch:

DFG

Kurzbeschreibung:

Im Teilprojekt B04 werden Koppeloptiken zur Ein- und Auskopplung von Licht in großflächige, polymerbasierte Wellenleiter, Quellen, Detektoren und optische Sensoren entwickelt, die im Rahmen des SFB/TRR 123 erforscht werden. Die optische Auslegung und Optimierung der Koppelstrukturen hinsichtlich ihrer Koppeleffizienz wird je nach Strukturgröße durch strahlenoptische oder wellenoptische Simulation erfolgen. Für die großflächige und kostengünstige Herstellung der Strukturen soll ein Heißprägeprozess verwendet und für die Herstellung von polymerfolienbasierten Mikrooptiken optimiert werden.

 

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PlanOS-SFB Teilprojekt C02

Bild zum Projekt PlanOS-SFB Teilprojekt C02

Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Eduard Reithmeier, Prof. Dr. Bernhard Roth

Bearbeitung:

Dipl.-Ing. Christian Kelb, Dipl.-Ing. Maher Rezem

Laufzeit:

4 Jahre

Förderung durch:

DFG

Kurzbeschreibung:

In Teilprojekt C02 werden neuartige, polymerbasierte Sensorstrukturen zur flächenhaften, optischen Dehnungsmessung erforscht und hergestellt. Die verschiedenen Ansätze zur Herstellung zielen alle auf die Fertigung großer Stückzahlen (z.B. in Rolle-zu-Rolle Prozessen) ab. Ziel ist die erstmalige Realisierung einer vielfältig einsetzbaren Polymerfolie, die geometrische Dehnung orts- und richtungsaufgelöst in optische Signale umwandelt. Neben der Untersuchung und dem Vergleich verschiedener Herstellungsmethoden liegt die zentrale Herausforderung in der Demonstration der auf Intensitäts- und Spektralmodulation beruhenden Funktionsprinzipien, der Untersuchung von Störeinflüssen und der Entwicklung von Kalibrierkonzepten.

 

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PlanOS-SFB Teilprojekt C05

Bild zum Projekt PlanOS-SFB Teilprojekt C05

Leitung:

Dr. Merve Wollweber, Prof. Dr. Uwe Morgner

Bearbeitung:

M. Sc. Ann Britt Petermann

Laufzeit:

4 Jahre

Förderung durch:

DFG

Kurzbeschreibung:

Im Rahmen dieses Teilprojekts werden für den Bereich der Lebenswissenschaften polymerbasierte Sensoren erforscht, die optische bzw. spektroskopische Analytik direkt in fluidischen Systemen ermöglichen. Ziel im ersten Förderabschnitt ist die Entwicklung eines Sensors, mit dem geringste Analytkonzentrationen (Fernziel Einzelmolekülsensitivität) nachgewiesen werden können. Funktionsprinzip des Sensors sind Flüstergalerie- (whispering gallery) Resonanzen in Mikrokugeln.

 

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