Fachhochschulstudenten der Fächer Elektrotechnik, Physik, Materialwissenschaften u. ä. bietet die TU Braunschweig Diplom-/Masterarbeiten zu den Themenfeldern Terahertz(THz)- sowie Glasfasertechnologie an. Sie arbeiten an innovativen Projekten und Veröffentlichungen mit unter fördernder und fordernder Betreuung in exzellenten, hochmotivierten Teams sowie angenehmer Arbeitsatmosphäre. Wir helfen ihnen bei der Wohnungssuche in der Stadt oder bemühen uns, Ihnen für die Dauer der Diplom-/Masterarbeit ein kostengünstiges Zimmer im Studentenwohnheim zu vermitteln. In diesem Zeitraum (i. d. R. 6 Monate) unterstützen wir Sie monatlich mit 300 Euro, was Ihre Mietkosten ausreichend deckt und noch ein wenig Spielraum lässt.

Eine sehr gute Abschlussarbeit bei uns ist der erste Schritt zur Promotion.

Doch auch bei einer anschließenden Arbeitssuche können wir Ihnen unter die Arme greifen: Es besteht bei beiderseitiger Zufriedenheit die Möglichkeit einer Vertragsverlängerung um zwei Monate, in denen wir Sie mit 500 Euro unterstützen.

Allgemeine Fragen stellen Sie bitte an Dipl.-Ing. Nico Vieweg, Institut für Hochfrequenztechnik, Tel: 0531/391-2030, E-Mail: nico.vieweg@ihf.ing.tu-bs.de

Diplomarbeitsthemen zur THz-Technologie

Flüssigkristallcharakterisierung mittels THz-Spektroskopie
Schon seit einigen Jahren sind Flüssigkristalle aus dem Bereich so genannter LCD's (Liquid Crystal Display) bekannt. Sie werden häufig eingesetzt, weil sich die Eigenschaften der meisten Flüssigkristallfamilien mittels elektrischer Felder und der Temperatur modulieren lassen. Man kann deshalb davon ausgehen, dass Flüssigkristalle auch im THz-Bereich einsetzbar sind. Vorstellbar sind z.B Modulatoren, Filter und abstimmbare dielektrische Spiegel. Um die Eigenschaften der Flüssigkristalle im THz-Bereich zu erforschen, sind unter anderem spezielle Applikationen z.B Küvetten und Temperaturregelungen zu entwickeln, die die Integration einer Flüssigkritallprobe in ein THz-Spektroskopiesystem ermöglichen.
Betreuer: Nico Vieweg, IHF,Tel:0531/391-2030, E-Mail: nico.vieweg@ihf.tu-bs.de

Kunststoff- und Keramikcharakterisierung mittels THz-Spektroskopie
Seit einiger Zeit ist bekannt, dass viele Standardkunststoffe für THz-Wellen nahezu transparent sind. Fehlstellen oder gezielt eingebrachte Additive besitzen jedoch signifikant andere THz-Eigenschaften. Eignet sich die neue Messtechnik der THz-Spektroskopie damit für eine zerstörungsfreie Kunststoffcharakterisierung? Auch einige Keramiken lassen sich mit THz-Wellen durchleuchten. Hier bietet sich ebenfalls eine Bauteilinspektion an. Erste, vielversprechende Ergebnisse lassen ein konkurrenzfähiges Messverfahren für die Industrie erwarten. Jedoch gilt es, das große Potenzial der THz-Spektroskopie, aber neben der Leistungsfähigkeit auch ihre Grenzen, auf dem Weg zu einer zerstörungsfreien Prozess- und Qualitätskontrolle in weiteren Arbeiten zu ergründen. Dazu sollen Probekörper verschiedener Materialien und Materialkombinationen selbst hergestellt und mittels THz-Spektrometer charakterisiert werden.
Betreuer: Christian Jördens und Steffen Wietzke, IHF, Tel.: 0531/391-2017, -2010, E-Mail: christian.joerdens@ihf.tu-bs.de, steffen.wietzke@ihf.tu-bs.de

Berechnung und Herstellung von THz-Linsen (und Spiegeln)
THz-Systemen erschließen sich in jüngster Zeit immer vielfältigere Anwendungen, für die sich vermehrt Interessenten aus dem industriellen Umfeld melden. Die THz-Wellen befinden sich im Frequenzspektrum am langwelligen Ende des infraroten Bereiches und können daher als extrem langwelliges Licht angesehen werden. Auch diese Wellen können mit Bauteilen wie Spiegeln oder Linsen geführt und geformt werden. Für die Berechnung solcher Bauteile ist allerdings die Software, welche für optische Anwendungen optimiert ist (typischerweise Raytracer), nur bedingt geeignet. Daher werden hier Programme eingesetzt, die z. B. auf der Momenten- oder der Finite-Elemente-Methode beruhen. Ziel dieser Arbeit ist es, THz-Linsen (und Spiegel) zu berechnen, fertigen zu lassen und anschließend diese Bauteile messtechnisch zu charakterisieren.
Betreuer: Christian Jördens und Kai Baaske, IHF, Tel.: 0531/391-2017, E-Mail: christian.joerdens@ihf.tu-bs.de, kai.baaske@ihf.tu-bs.de

Wassertransport in Pflanzen
Wasser wird sich im Laufe dieses Jahrhunderts in einer steigenden Zahl von Gebieten der Erde als eine äußerst knappe Ressource erweisen, z.B. bei der Bewässerung von Feldern. Umso wichtiger ist es, damit möglichst effizient umzugehen. Das setzt Kenntnisse der Pflanzenphysiologie voraus, d. h. Kenntnisse über den Wasserhaushalt einer Pflanze. Die THz-Spektroskopie besitzt dabei das Potenzial, Beiträge zum Verständnis des Wassertransports in Pflanzen zu leisten. Da THz-Wellen von Wasser stark absorbiert werden, ist es mit ihnen z. B. möglich, die Wasserverteilung in einem Blatt sichtbar zu machen. Ziel der vorliegenden Arbeit sind THz-Messungen an Pflanzen. Die Ergebnisse sollen mit Hilfe von Spezialisten aus der Pflanzenphysiologie interpretiert werden. Dazu sind zuerst die pflanzenphysiologischen Kenngrößen zu ermitteln, um anschließend das Potenzial der THz-Spektroskopie für dieses Anwendungsgebiet herauszufinden.
Betreuer: Christian Jördens, IHF, Tel.: 0531/391-2017, E-Mail: christian.joerdens@ihf.tu-bs.de

THz-Wellenleiter
Die THz-Wellen befinden sich im elektromagnetischen Spektrum zwischen den Mikrowellen und dem sichtbaren Bereich. Für die beiden benachbarten Frequenzbereiche gibt es schon länger Wellenleiter, die es erlauben, die Leistung der Welle nahezu beliebig durch den Raum zu führen. Im THz-Bereich wird zurzeit intensiv an derartigen Bauteilen geforscht. Erste Schritte auf dem Gebiet der THz-Wellenleiter sind bereits gemacht und nun geht es darum speziellere Anwendungen zu erschließen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, selbst Wellenleiter für den THz-Bereich zu entwerfen, diese dann zu fertigen und anschließend messtechnisch zu charakterisieren. In einem zweiten Schritt sollen die Wellenleiter auf spezielle Anwendungen hin optimiert werden, die in einem persönlichen Gespräch genauer erörtert werden können.
Betreuer: Christian Jördens, IHF, Tel.: 0531/391-2017, E-Mail: christian.joerdens@ihf.tu-bs.de

Aufbau eines fasergekoppelten THz-Zeitbereichsspektrometers
Ein THz-Zeitbereichsspektrometer ist ein vielseitiges Messinstrument, mit dem Materialcharakterisierungen und bildgebende Untersuchungen an verschiedenartigen Proben durchgeführt werden können. Bisherige Systeme beinhalten eine Freistrahlkonfiguration, bei der das Laserlicht mittels Spiegeln und Linsen auf die THz-Antenne geführt wird. Diese Konfiguration ist jedoch wenig flexibel und bedeutet einen hohen Justieraufwand. Das Ziel dieser Arbeit ist der Aufbau eines fasergekoppelten THz-Zeitbereichsspektrometers, bei dem das Laserlicht mit Hilfe von Glasfasern zu den THz-Antennen geführt wird. Weiterhin kann eine rotatorische, optische Verzögerungsstrecke in das System integriert werden.
Betreuer: Kai Baaske und Nico Vieweg, IHF, Tel.: 0531/391-2017, -2030, E-Mail: kai.baaske@ihf.tu-bs.de, nico.vieweg@ihf.tu-bs.de

Evaluierung der notwendigen Laserpulslänge zur Erzeugung und Detektion von THz-Pulsen in photoleitenden Dipolantennen
Der theoretische Teil beginnt mit einer Literaturrecherche, an den sich die physikalische Beschreibung der benötigten Pulslänge zur Erzeugung und Detektion von THz-Pulsen anschließt. Im praktischen Teil müssen Faserstücke unterschiedlicher Länge hergestellt und Autokorrelationsmessungen angefertigt werden. Anschließend sind die THz-Pulse aufzunehmen und auszuwerten
Betreuer: Norman Krumbholz, IHF, Tel.: 0531/391-2011, E-Mail: norman.krumbholz@ihf.tu-bs.de

Simulation von optimierten Photomischern mit CST
Die Terahertz-Technologie ist eine aufstrebende und innovative Methode zur Qualitätskontrolle sowie Untersuchung von Industriegütern, für die sich seit kurzem immer neue Anwendungsgebiete eröffnen und die auf immer größeres Interesse von Seiten der Industrie stößt. Ein zentrales Element eines solchen THz-Systems sind THz-Antennen, die auch als Photomischer bezeichnet werden. Ziel dieser Arbeit ist die Simulation von Photomischern mit dem Softwaretool CST. Dabei sollen die entscheidenden charakteristischen Eigenschaften eines Photomischers optimiert werden. Dazu zählen die Steigerung der Eingangsimpedanz und des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, die anschließend in verschiedenen praktischen Versuchen in einem THz-Aufbau verifiziert werden soll.
Betreuer: Kamran Ezdi und Kai Baaske, IHF, Tel.: 0531/391-2010, -2017, E-Mail: kamran.ezdi@ihf.tu-bs.de, kai.baaske@ihf.tu-bs.de

Diskrete Verzögerungsschnecke für cw-THz-Strahl
Terahertz (THz)-Messsysteme mit kontinuierlicher (cw) Strahlung stoßen seit kurzem auf vermehrtes Interesse seitens der Industrie, denn sie bieten ein Leistungspotenzial für die industrielle Qualitätskontrolle von Produkten. Für einen derartigen Einsatz müssen diese Geräte jedoch eine deutlich höhere Messgeschwindigkeit bieten als auf ihrem derzeitigen Entwicklungsstand. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und der Aufbau einer Verzögerungsstrecke inkl. Software, um eine schnelle Datenaufnahme und Auswertung des cw-Signals zu ermöglichen.
Betreuer: Kai Baaske, IHF, Tel.: 0531/391-2017, E-Mail: kai.baaske@ihf.tu-bs.de

Konfokales THz-Mikroskop
Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, mittels eines Gaslasers das weltweit erste konfokale THz-Mikroskop zu entwickeln. Von konfokaler Mikroskopie für den sichtbaren Spektralbereich wurde erstmals in der Mitte der 1950er Jahre berichtet. Am IHF soll auf dieser Grundlage ein bildgebendes System für den THz-Frequenzbereich entstehen, um die Aufnahmequalität für das weite Feld zukünftiger Anwendungen (Sicherheitskontrollen, Qualitätskontrolle von Industriegütern, …) zu verbessern. Die Aufgabe schließt den Aufbau des Systems, Probemessungen und den kritischen Vergleich mit existierenden bildgebenden Systemen ein.
Betreuer: Mohammed Salhi, IHF, Tel.: 0531/391-2013, E-Mail: mohammed.salhi@ihf.tu-bs.de

Präparation und Charakterisierung neuartiger THz-Detektoren
In den Instituten für Hochfrequenztechnik (IHF) und für Angewandte Physik (IAP) sowie an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig wird an der Entwicklung neuartiger THz-Detektoren gearbeitet. Zunächst soll das Basismaterial (Halbleiter-Schichtstrukturen) im Reinraumzentrum der PTB mittels Photolithographie strukturiert werden. Die fertigen Detektorstrukturen werden dann in Keramikplättchen mit Metallflächen für die elektrischen Kontakte eingeklebt und mit elektrischen Anschlussdrähten versehen. Zur elektrischen Charakterisierung und zur Bestimmung der THz-Photoleitung werden die Proben dann im IAP und IHF gemessen. Interesse an präparativer Arbeit, Elektronik, Hochfrequenztechnik und Festkörperphysik sind Voraussetzung.
Betreuer: Prof. Dr. G. Nachtwei, IAP, Tel.: 0531/391- 8503, E-Mail: g.nachtwei@tu-bs.de

Einkopplung von rein optisch generierten Strömen in planare Wellenleiter
Unter bestimmten Bedingungen ist es möglich, mittels rein optischer Anregung elektrische Ströme in Halbleiterstrukturen zu erzeugen. Die Besonderheit dieses Verfahrens besteht darin, dass kein elektrisches Feld benötigt wird, in dem Ladungsträger beschleunigt werden. Im übertragenen Sinn entspricht dies einem Stromfluss ohne Spannungsquelle. Bisher wurden solche Ströme in speziellen GaAs-Halbleiterstrukturen durch Anregung mit einem Femtosekundenlaser erzeugt und über die dabei abgestrahlte THz-Strahlung nachgewiesen. In weitergehenden Versuchen sollen die rein optisch generierten Ströme nun in planare Wellenleiter eingekoppelt werden. Der Nachweis der Ströme soll zuerst mittels zeitintegrierter Messungen und später mit Hilfe zeitaufgelöster optoelektronischer Messverfahren erfolgen.
Betreuer: Mark Bieler, PTB, Tel.: 0531/592-2540, E-Mail: mark.bieler@ptb.de,

Zudem bietet die Physikalisch-Technische Bundesanstalt folgende Arbeiten an:
Aufbau eines Interferometers, das genutzt werden soll, um THz-Pulse mit zwei optischen, zueinander phasenstabilen Anregungspulsen zu erzeugen Entwicklung eines Labviewprogramms zur Ansteuerung und zum Auslesen von Geräten wie Schrittmotor und Lock-In-Verstärker, die in einem THz-Aufbau eingesetzt werden

Diplomarbeitsthemen zur Galsfasertechnologie

Lebensdauermessungen an seltenerddotierten Gläsern
Die Ionen der Seltenerdmetalle wie Neodym, Holmium, Erbium oder Ytterbium stellen wichtige Dotierstoffe in optisch gepumpten Festkörperlasern, beispielsweise in Nd:YAG-Lasern oder Erbium-dotierten Faserverstärkern in der optischen Nachrichtentechnik. In vielen Fällen strebt man eine möglichst hohe Dotierung an, was aber schnell zu hohen strahlungslosen Verlusten führt, d. h., die zugeführte Pumpleistung wird mit steigender Dotierkonzentration zu immer größeren Anteilen in Wärme statt in Laserstrahlung umgewandelt. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Lebensdauer und damit indirekt die Größe der Verluste von aktuell interessanten Laserübergängen in seltenerddotierten Fluoridglasproben mit verschiedenen Dotierkonzentrationen gemessen werden.
Betreuer: Reinhard Caspary, Tel.: 0531/391-2005, E-Mail: r.caspary@tu-bs.de

Systematische Analyse des spektralen Brechungsindexes von Fluoridgläsern
Beim Einsatz von Gläsern in Wellenleiterstrukturen wie Glasfasern oder in der planaren Optik spielt der Brechungsindex eine entscheidende Rolle. Der Einfachheit halber wird der Brechungsindex meist nur bei bestimmten einzelnen Wellenlängen gemessen und der restliche spektrale Verlauf geschätzt. Am Institut für Hochfrequenztechnik werden Fluoridgläser in verschiedenen komplexen Zusammensetzungen für diese Anwendungen hergestellt, aber es fehlt eine systematische Analyse des spektralen Brechungsindex in Abhängigkeit von der Glaszusammensetzung. Mit Hilfe eines am Institut vorhandenen Ellipsometers soll diese Analyse in einem möglichst großen Spektralbereich erfolgen.
Betreuer: Reinhard Caspary, Tel.: 0531/391-2005, E-Mail: r.caspary@tu-bs.de

Entwicklung eines Qualitätsprüfungsverfahrens für Fluoridglasfasern
Das Institut für Hochfrequenztechnik ist der einzige Hersteller von Fluoridglasfasern in Deutschland, aber bislang wurden die Fasern fast ausschließlich für den eigenen Forschungsbedarf hergestellt. Da mittlerweile immer wieder externe Anfragen nach derartigen Fasern eintreffen, besteht der Bedarf für ein systematisches Qualitätsprüfungsverfahren. Die interessierenden optischen und mechanischen Parameter werden bislang nur sporadisch nach Bedarf erfasst. Im Rahmen der Arbeit sollen ein standardisiertes Routineverfahren mit Prüfprotokoll zusammengestellt und notwendige Messaufbauten gegebenenfalls ergänzt werden.
Betreuer: Reinhard Caspary, Tel.: 0531/391-2005, E-Mail: r.caspary@tu-bs.de

Inbetriebnahme eines Ziehturms für Polymerfasern
Am Institut für Hochfrequenztechnik stand ein selbst gebauter Ziehturm für Glasfasern mit niedriger Schmelztemperatur zur Verfügung, der von einem kommerziellen Ziehturm abgelöst wurde. Der alte Ziehturm soll nun wieder in Betrieb genommen werden, um damit Übertragungsfasern aus Polymeren zu ziehen. In dem Zusammenhang werden kleinere mechanische und elektrische Modifikationen nötig sein. Anschließend soll ein Ziehverfahren für PMMA-Fasern entwickelt werden.
Betreuer: Reinhard Caspary, Tel.: 0531/391-2005, E-Mail: r.caspary@tu-bs.de