[ Optische Simulation ]

Für die Entwicklung optischer Systeme sind Optiksimulationsprogramme von entscheidendem Vorteil. Mit diesem Werkzeug gelingt es, die Entwicklungs-zeiten wesentlich zu verkürzen und die Systeme robuster zu machen.

Die Technologie

Die Einflüsse von optischen Elementen auf die Ausbreitung von Lichtstrahlen können sehr genau berechnet werden. Dieses Verfahren wird Ray Tracing genannt. Dadurch können bereits im Computermodell genaue Informationen über den Einfluss einzelner optische Komponenten auf das Gesamtsystem bestimmt werden. Ebenso können wellenoptische Phänomene wie Interferenz berechnet werden. Moderne Simulationstools wie die von der CTR AG eingesetzten Programme ZEMAX und Lascad unterstützen sowohl die Optimierung von bildgebenden Systemen als auch Beleuchtungssystemen sowie das Design von Laser Resonatoren.

Nutzen und Benefit

Mittels optischer Simulation können auch sehr komplexe Systeme hinsichtlich der erwünschten Eigenschaften optimiert werden. Da dies im Computermodell erfolgt, werden Zeit und Aufwand für Entwicklung erheblich reduziert. Auch die Schnittstelle zur Realisierung optischer Messsysteme kann durch Simulation wesentlich vereinfacht werden. Toleranzen bei Form- und Lagetreue, Materialparametern und Lichtquellen, wie sie beim realen System zwangsläufig auftreten, können mittels Monte Carlo Simulationen erfasst und analysiert werden. Diese Erkenntnisse fließen wiederum in das Design ein und ermöglichen eine robuste Gestaltung. Dies ist ein wichtiger Faktor um spätere Produktionskosten zu senken.

Anwendung

Optische Technologien beschränken sich nicht nur auf die klassischen Anwendungsgebiete wie Astronomie, Mikroskopie und Fotographie, sie sind aus den meisten Bereichen der Industrie und des täglichen Lebens nicht mehr wegzudenken. Vielmehr gewinnen sie im zunehmenden Maße Bedeutung in Biotechnologie, Medizin aber auch Displaytechnologien und Beleuchtungsystemen. Diese Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten verlangt eine Fülle an unterschiedlichen Systemen, oft sehr spezielle Lösungen welche je nach Anforderungen gezielt entwickelt werden müssen. Ziele sind dabei die Optimierung optischer Systeme für den Labor-, Produktions- oder Produkteinsatz sowie die Berechnung diffraktiver Oberflächen- und Volumenstrukturen, die bestimmte optische Funktionen realisieren. Als Beispiele sind optische Design eines Bildspektrographen (siehe Bild unten) sowie die Simulation eines monolithisch aufgebauten Laserresonators (siehe Bild rechts oben) angeführt.