Entwurf und Aufbau mikrooptischer Systeme für die Mess- und Übertragungstechnik

Im Rahmen dieser Dissertation wird gezeigt, dass komplexe und mehrlinsige optische Systeme auch auf einer mikrooptischer Skala realisiert werden können. Hierzu werden zunächst die Einzelkomponenten charakterisiert und modelliert. Die Systemoptimierung geschieht mit einer numerischen Strahlverfolgung, ähnlich wie in der Makrooptik. Die Strahlverfolgung wird mit einer neuen Parametrisierung für die präzise Beschreibung von Gradientenindex-Mikrolinsen ergänzt. Zwei verschiedene mikrooptische Systeme werden durch die Technik der Schichtstapelung aufgebaut: ein Mikroobjektiv aus drei Mikrolinsen und ein konfokales Sensorarray für die Medizintechnik. Für den präzisen Zusammenbau der Schichten wird ein spezielles Alignmentverfahren entwickelt. Hiermit konnte im Experiment eine Deckungsgenauigkeit von 5 µm erzielt werden. Weiterhin werden die Realisierungsmöglichkeiten einer Multiplex-Übertragung untersucht, welche nur passiv optische Bauteile benötigt. Es wird dabei die Einkoppelrichtung eines Strahls als Multiplexparameter (angular division multiplexing - ADM) verwendet. Hierzu wird der Entwurf und die Toleranzanalyse eines Multiplexers und des Demultiplexers mit mikrooptischen Elementen vorgestellt. In ersten Experimenten wurde eine Übertragungsstrecke mit einer stufenindex Multimode-Faser über 8 m mit 13 logischen Kanälen realisiert