Lehrveranstaltungshandbuch HO
Holografie
PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: HO
Version: 1 | Letzte Änderung: 19.09.2019 15:07 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben
| Langname | Holografie |
|---|---|
| Anerkennende LModule | HO_BaET |
| Verantwortlich |
Prof. Dr. Stefan Altmeyer
Professor Fakultät IME |
| Gültig ab | Sommersemester 2023 |
| Niveau | Bachelor |
| Semester im Jahr | Sommersemester |
| Dauer | Semester |
| Stunden im Selbststudium | 78 |
| ECTS | 5 |
| Dozenten |
Prof. Dr. Stefan Altmeyer
Professor Fakultät IME |
| Voraussetzungen | Mathematik: - Vektorrechnung - komplexe Zahlen - Fourier Transformation Physik / Optik - geometrische Optik - Wellenoptik |
| Unterrichtssprache | deutsch |
| separate Abschlussprüfung | Ja |
Literatur
| Ackermann, Eichler: Holography (Wiley VCH) |
| Goodman: Fourier Optics (Roberts and Company Publishers) |
| Lauterborn, Kurz: Coherent Optics (Springer) |
Abschlussprüfung
| Details |
So weit die Prüfungszahl nicht zu groß ist, wird eine mündliche Prüfung gegenüber einer schriftlichen Prüfung bevorzugt. In der Prüfung werden auf unterstem Kompetenzniveau Kenntnisse abgefragt. Dies sind beispielsweise die Definition von dicken oder dünnen Gittern, die Formulierung der Gittergleichung für dicke Gitter bei verschiedenen Winkelverhältnissen, der Zahlenwert der Beugungseffizienz von Amplituden- und Phasenhologrammen. Auf nächster Kompetenzstufe werden Fertigkeiten geprüft. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei einer gegebenen Geometrie in einem holografischen Aufbau die Lage der verschiedenen Beungungsordnungen ermittelt wird, die Beugungseffizienz der einzelnen Beugungsordnungen in einem dünnen Phasenhologramm berechnet wird, die Kohärenzanforderung eines holografischen Aufbaus in eine maximal zulässige Linienbreite des Lasers umgerechnet wird oder geschildert wird, auf welche Details beim Errichten eines holografischen Aufbaus geachtet werden muss. Die höchste prüfbare Kompetenzstufe betrifft die Methodenkompetenz. Deren Ausprägung kann überprüft werden, indem ein Anwendungsfall geschildert wird: Aufgaben können sein einen Aufbau zur Aufnahme digitaler Hologramme für eine technische dreidimensionale Formvermessung zu konzipieren, einen Algorithmus zur Berechnung digitaler Hologramme in den Grundzügen zu entwerfen, oder Verfahren zu skizzieren, mit denen bestehende Hologramme so umkopiert werden können, dass die nicht mehr mit Laserlicht sondern mit Weißlicht rekonstruiert werden können. In einer geführten Diskussion - oder geführten Rechnung im Falle einer Klausur - kann dabei sehr genau festgestellt werden, ob die zugrundeligenden Prinzipien sicher und proaktiv angewandt werden, ob Querschlüsse gezogen werden können und ob in einer Zusammenschau mit hinreichendem Überblick gedacht und agiert wird. |
|---|---|
| Mindeststandard | Mindestens 50 % der Fragen richtig beantwortet |
| Prüfungstyp | mündliche Prüfung, strukturierte Befragung |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Kenntnisse | Wesen eines Hologramms, Unterschied zu Foto, Stereogramm, 3D Kino etc. Dünne Gitter Gittergleichung Belichtung von Gittern Einfluss von Winkeln Einfluss von Polarisation Effizienz dünner Gitter Amplitudengitter Phasengitter Holofrafische Grundgleichung Belichtung eines Hologramms Rekonstruktion eines Hologramms Interpretation der verschiedenen Beugungsordnungen Lage der verschiedenen Beugungsordnungen Inline und Seitenbandhologramme Zonenplatten Inline Zonenplatten Interferenz von Kugel- und ebener Welle Brennpunkte als reelles und virtuelles Bild Rekonstruktion mit Weißlicht: Dispersion, orthoskopisches und pseudoskopisches Bild Interpretation als Gitter mit variabler Periode offaxis Zonenplatten Interferenz von Kugel- und ebener Welle Shift der Kugelwelle: verschobene Zonenplatte Neigung der ebenen Welle: elliptische Deformation der Zonenplatte Erhöhung der Ortsfrequenzen Trennung von reellem und virtuellem Bild Anwendungen: Partikel-Messtechnik, technische Einspritzvorgänge, lungengänge Sprays Grundlegende Eigenschaften von Hologramme Übergang von Zonenplatte zu inhaltsreichem Hologramm Dispersion in Hologrammen Rekonstruktion mit anderer Wellenlänge Rekonstruktion mit weißem Licht Unschärfe in ausladenden Bildteilen Sehwinkel von Hologrammen Sehwinkel in Abhängigkeit von der Bildlage Belichtung durch hochaperturige Objektive Streuscheiben zur Aperturvergrößerung bei filmnaher Objektlage Bildebenenhologramm mit Entfall der Dispersion Kohärenzanforderung bei der Rekonstruktion Quellgröße und laterale Schärfe Spektrale Reinheit und axiale Schärfe Kopien von Hologrammen Kotaktkopie Kopie mit Bildortverlagerung Kohärenzanforderungen bei Kopien Dicke Gitter Definition Bragg-Bedingung erreichbare Effizienz Hologramm-Klassen Interferogramm zweier Punktlichtquellen Orte gleicher Phase sind Orte gleicher Abstandsdifferenz Klassifizierung Dicke und dünne Hologramme on- und offaxis Hologramme Transmissions- und Reflexionshologramme Totalreflexionshologramme Fourier Hologramme Weißlichthologramme Regenbogenhologramme nach Benton dünnes Weißlichthologramm Begrenzung auf horizontale Räumlichkeit Methoden der Aufnahme und Rekonstruktion Vervielfältigung durch Prägen Anwendungen: EC Karte, Ausweis, Produktechtheit Denisjuk-Hologramme Dickes Weißlichthologramm Lippmann'sche Farbfotografie Prinzip der spektralen Filterung Schärfentiefe, spekrale Eigenschaften. Lichtstärke Renissance durch neue Holografie Materialien: Photopolymere RGB Denisjuk-Hologramme Anwendungen: head-up display, Sensorhologramme, autostereoskopische Bildschirme Multiplexing von Hologrammen Winkelmultiplexing Wellenlängenmultiplexing Aufteilung der Brechzahlmodulation Anwendungen: low-content displays, RGB Denisjuks Digitale Hologramme Phasengerecht Überlagerung von Kugelwellen Materialbedingte Beschränkung auf Amplituden oder Phasen Phasenfreiheit der Bildpunkte Gerchberg Saxton Algoithmen, IFTA Berechnung digitaler Stereogramme Phasendisplays, LCoS Anwendungen: DOEs, Beamshaper, holografischer Zollstock, flexible-digitale Optiken, bewegte holografische Bilder und Displays falls die Zeit im Semester ausreicht: Theorie der gekoppelten Wellen von Kogelnik zur Berechung der Beugungseffizienz in dicken Hologrammen. |
| Fertigkeiten | Für ein gegebenes Problem die Vor- und Nachteile verschiedener 3D Verfahren abwägen können Effizienzen dünner Gitter berechnen Die Arten und Lagen der verschiedenen Bilder in Seitenbandhologrammen berechnen Verfahren zur räumlichen Verschiebung von Beugungsordnungen und gezielten Einstellung der Efiizienz anwenden Schärefentiefe in Hologrammen berechnen und Lichtquellen für die Holografie Parametrisieren Hologramme klassifzieren und für Anwendungen die richtige Klasse auswählen Für eine gegebenes Problem die richtige Art des Kopierverfahrens für Hologramme auswählen Holografische Aufbauten anwendungsspezifisch auslegen Digitale Hologramme berechnen |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Vorlesung | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Voraussetzungen
|
keine |
| Begleitmaterial | Skript als herunterladbare Datei |
|---|---|
| Separate Prüfung | Nein |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Fertigkeiten | Laser auf eine optische Achse justieren ebene Wellen und Kugelwellen realisieren gefaltete Strahlengänge planen kompelxe optische Aufbauten justieren Weglängenabgleich in unsymmetrischen Aufbauten realsieren Optischen Aufbau für Denisjuk Hologramm realisieren und selbiges belichten Opischen Aufbau zur Belichtung von Zonenplatten realisieren und on- und off-axis Zonenplatten belichten Optischen Aufbau für Gitter realisieren und Gitter belichten Optischen Aufbau für Seitenband Hologramm realisieren und selbiges belichten Optischen Aufbau für Regenbogenkopie realisieren und selbiges belichten Optischen Aufbau zur Rekonstruktion digitaler Hologramme mittels LCoS realsieren |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Praktikum | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Voraussetzungen
|
keine |
| Begleitmaterial |
Anleitungen zu den Versuchen als herunterladbare Dateien. Bedienungsanleitungen zu komplexen Geräten als herunterladbare Dateien. |
|---|---|
| Separate Prüfung | Ja |
Separate Prüfung
| Prüfungstyp | Projektaufgabe im Team bearbeiten (z.B. im Praktikum) |
|---|---|
| Details | 1) Übungsaufgabe mit fachlich / methodisch eigeschränktem Fokus lösen - Vor Antritt des Praktikums sind zu Hause ausgearbeitete Aufgaben vorzulegen. Die Aufgaben sind umfangreich und erfordern das Finden eigener Ansätze, die nicht in der Vorlesung vorgegeben wurden 2) Fachgespräch zu besonderen Fragestellungen - Die obigen Aufgaben werden im Plenum der Teilnehmer diskutiert und von diesen vorgerechnet - Die Grundideen zum Versuch werden vor dessen Durchführung intensiv diskutiert 3) Projektaufgabe (im Team) bearbeiten Die Versuche werden im Allgemeinen zu zweit durchgeführt. - Versuchsaufbauten müssen selber aufgebaut und justiert werden - Mit den selber errichteten Versuchsaufbauten müssen Messdaten gewonnen werden |
| Mindeststandard | Alle schriftlichen Aufgaben müssen bearbeitet sein. Die Grundideen des Experimentes müssen verstanden sein. Alle Versuche müssen durchgeführt worden sein. |
Bei Fehlern, bitte Mitteilung an die
Webredaktion der Fakultät IME
Webredaktion der Fakultät IME
© 2022 Technische Hochschule Köln