Methodik: Datenauswertung und -interpretation

Betreuerin: PD Dr. Katharina Schreyer (Tel. 947510)

Methodik: Experiment, Beobachtung

Betreuerin: PD Dr. Katharina Schreyer (Tel. 947510)

Methodik: Experiment, Beobachtung

Betreuer: Dr. Harald Mutschke (Tel. 947533)

Methodik: Literaturstudie, Statistik

Betreuer: Prof. Dr. Alexander Krivov (Tel. 947530)

Methodik: Beobachtung

Betreuer: Dr. Markus Mugrauer (Tel. 947514) und Prof. Dr. Ralph Neuhaeuser (Tel. 947500)

Methodik: Datenauswertung

Betreuer: Dr. Valeri Hambrayan (Tel. 947545) und Prof. Dr. Ralph Neuhaeuser (Tel. 947500)

Methodik: Katalogstudien, Vorbereitung und Durchführung von Beobachtungen

Betreuer: Prof. Dr. Ralph Neuhaeuser (Tel. 947500)

Die Studienarbeiten im Fortgeschrittenenpraktikum werden von Hochschullehrern und Mitarbeitern der jeweiligen Physikinstitute betreut.
Interessierte Bewerber melden sich bitte beim Praktikumsleiter:
Dr. Bernd Schröter, Telefon: 9 47463, email: bernd.schroeter/ad/uni-jena.de

Erprobung einer UHV-Anlage zur Elektronenspektroskopie an dünnen Schichten
(Auger-Effekt, AES, Ultrahochvakuum, Festkörper, Oberflächen)
Fortgeschrittenenpraktikum, Institut für Festkörperphysik, Betreuer: Dr. Schröter  

Analysetechniken, die für Oberflächen und dünne Schichten empfindlich sind, gehören zu den wichtigsten experimentellen Methoden der modernen Physik. Die Spektroskopie von Elektronen ist dabei besonders universell einsetzbar und liefert Informationen über die chemische Zusammensetzung der obersten Atomschichten (etwa 1nm Dicke) eines Festkörpers. Im F-Praktikum soll mit vorhandenen Komponenten ein Elektronen-Spektrometer in Betrieb genommen und getestet werden. Die Arbeiten erfolgen an einer Ultrahochvakuumanlage, die auch Vakuumbeschichtung und weitere Analysemethoden umfasst. Das Spektrometer wird über ein LABVIEW-Programm gesteuert.      

Experimentelle Untersuchungen zur Elektronenbeugung an Einkristallen
(Elektronenmikroskop, Vakuum, Strukturanalyse, Electron Channeling, Elektronenbeugung)
Fortgeschrittenenpraktikum, Institut für Festkörperphysik, Betreuer: Dr. Schröter  

Elektronenbeugungsmethoden ermöglichen im Gegensatz zur üblichen Röntgenbeugung die Strukturanalyse von sehr dünnen Schichten oder Kristalliten im Nanometerbereich. Dazu werden sie im (Ultra-)Hochvakuum betrieben. Besonders universell anwendbar ist der Einsatz am Elektronenmikroskop. Die Aufgabe umfasst die Erprobung verschiedener Elektronenbeugungsmethoden zur Kristallstrukturanalyse.    

Aufbau und Erprobung eines streulichtarmen Gitterspektrometers für die Ramanspektroskopie (Gitterspektrometer, empfindliche Lichtdetektoren, Laser-Anregung)
Fortgeschrittenenpraktikum, Betreuer: Dr. Hein/Dr. Bödefeld/Dr.Schröter  

Die Ramanspektroskopie ist aufgrund ihrer Empfindlichkeit für chemische Bindungen insbesondere in organischen Stoffen eine der wichtigsten Analysemethoden der Biophysik und –chemie. Besonders leistungsfähige Spektrometer hoher Frequenzauflösung und Nachweisempfindlichkeit werden für die geringen Signalintensitäten benötigt. Die Aufgabe besteht in Aufbau und Erprobung eines modernen Gitterspektrometers aus Einzelkomponenten.      

Aufbau und Erprobung eines modernen Ramanspektrometers zum Einsatz in Forschung und Ausbildung
(Optische Spektroskopie, Mikroskopie, Laser, Piezoscanner, Faserkopplung, LABVIEW) Fortgeschrittenenpraktikum, Betreuer: Dr. Hein / Dr. Bödefeld / Dr. Schröter  

Die Ramanspektroskopie ist aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit für chemische Bindungen insbesondere in organischen Stoffen eine der wichtigsten Analysemethoden der Biophysik und –chemie. Die Aufgabe umfasst den Ausbau eines hochauflösenden Lichmikroskops zu einem modernen Ramanspektrometer. Die Anregung erfolgt mit Laserlicht über Faserkopplung. Ein Piezoscansystem soll Raman-Imaging/Mikroskopie mit einer Auflösung besser als 1 Mikrometer ermöglichen. Steuerung und Signalaufnahme sollen mit LABVIEW-Programmen erfolgen.    

Aufbau und Erprobung von Komponenten für die Rastersondenmikroskopie
(Piezopositionier- und Rastersysteme, Rasterkraft- und Nahfeldmikroskopie, LABVIEW) Fortgeschrittenenpraktikum, Institut für Festkörperphysik, Betreuer: Dr. Schröter

  Piezopositioniersysteme sind die Grundkomponenten von Rastersondenmikroskopen, die die lokale Messung und Steuerung physikalischer und chemischer Eigenschaften typisch in Nanometer-Dimension ermöglichen. Diese Methoden sind die Basis für die naturwissenschaftliche Forschung der kommenden Jahrzehnte. In dieser Arbeit sollen solche Techniken für verschiedene Anwendungen erprobt und genutzt werden: Rasterkraftmikroskopie, optische Nahfeldmikroskopie, Raman- und Lumineszenz-Mikroskopie. Die Steuerung der Nanopositionier- und Rastersysteme soll überwiegend mittels LABVIEW-Programmen erfolgen.  

Zeitliche und spektrale Impulsanalyse eines modensynchronisierten blitzlampengepumpten Nd:YLF-Lasers
Fortgeschrittenenpraktikum, Institut für Optik und Quantenelektronik, Betreuer: Dr. Hein    

Aufbau und Erprobung eines Praktikumversuches „Optische Frequenzmischung mit ps-Laserimpulsen“
(SHG, THG, Parametrischer Generator)
Fortgeschrittenenpraktikum, Institut für Optik und Quantenelektronik, Betreuer: Dr. Hein  

Photopolymere für die optische Informationsspeicherung und -verarbeitung
Neue Photopolymere aus unterschiedlichen Materialkompositionen sollen auf ihren Einsatz in der optischen Informationsspeicherung und –verarbeitung getestet werden. Dazu werden holographische Gitter bei verschiedenen Laserwellenlängen (Ar, Nd:YAG, He-Ne, Laserdioden) eingeschrieben und vermessen (Oszi, Photodetektoren).

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Kowarschik

Betreuender wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dr. Matusevich
Tel.: 3641 947659
E-mail: Vladislav.Matusevich@uni-jena.de

Photoinduzierte Absorption in photorefraktiven Kristallen
Untersuchung von Möglichkeiten für die Realisierung optischer Speicher- und Schaltelemente mittels definierter Steuerung der Absorption in photorefraktiven Kristallen bei verschiedenen Laserwellenlängen z. B. 514 nm, 532 nm, 633 nm). Die Messungen erfolgen mit Spektrometern.

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Kowarschik

Betreuender wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dr. Matusevich
Tel.: 3641 947659
E-mail: Vladislav.Matusevich@uni-jena.de

Vergleichende Untersuchungen zwischen einem adaptiven Echtzeitphoropter und einem kommerziellen Gerät
Ein sogenannter Phoropter ermöglicht die Ermittlung und Korrektur von Sehfehlern beim Augenoptiker, der aus den gewonnenen Daten Brillen oder Kontaktlinsen herstellen läßt, wobei bisher nur die Nah- und Fernsichtigkeit sowie sogenannte Zylinderfehler ausgegli-chen werden. Mit einem adaptiven Phoropter können sowohl die Sehfehler vermessen als auch dem Patienten durch die Korrektur seiner „Augenfehler“ mit einem adaptiven (defor-mierbaren) Spiegel die Verbesserungen seines Sehvermögens deutlich gemacht werden.

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Kowarschik

Betreuender wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dr. A. Kießling
Tel.: 3641 947664
E-mail: oik@uni-jena.de

Anwendung eines hochauflösenden LCD (liquid crystal device) für die Rekonstruktion von digitalen Hologrammen
Moderne LCoS-Displays (liquid crystal on silicon) bieten eine hohe räumliche Auflösung (8 µm Pixelabstand) bei großer Pixelzahl (1900x1200), so daß sie sich als Beugungsgitter verwenden lassen. Angesteuert über einen PC kann somit ein digitales Hologramm er-zeugt und das zugrundeliegende Objekt durch Beugung von Licht rekonstruiert werden.

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Kowarschik

Betreuender wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dr. A. Kießling
Tel.: 3641 947664
E-mail: oik@uni-jena.de

Experimentelle Charakterisierung nanostrukturierter plasmonischer Metamaterialien
Betreuer: Prof. Dr. Thomas Pertsch, Ekaterina Pshenay-Severin (+49 3641/947840 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Metamaterialien sind künstlich hergestellte Nanokompositmaterialien mit extraordinären optischen Eigenschaften. Die experimentelle Charakterisierung der optischen Eigenschaften dieser Materialien ist ein wesentlicher Bestandteil bei deren Entwicklung. Die spektrale Vermessung der Reflexions- und Transmissions­eigenschaften ist dabei eine wesentliche Basismethode. Der Vergleich der Messdaten mit Simulationsvorgaben liefert wichtige Aussagen über die Qualität der Nanostrukturen und charakteristische Responsemerkmale. Deshalb ist die präzise spektrale Messung eine zentrale experimentelle Aufgabe, die mit modernen Spektralphotometern bewältigt wird.

In dem Projekt sollen anfangs die theoretischen Grundlagen nanostrukturierter plasmonischer Metamaterialien erarbeitet werden. Danach besteht die zentrale Aufgabe in der Vermessung spektraler Charakteristiken der Reflexions- und Transmissionseigenschaften mit Standardmessverfahren. Zusätzlich können spezielle Messaufbauten entworfen und realisiert werden, die eine Aufnahme spezifischer spektraler Eigenschaften, wie z.B. von Winkelabhängigkeiten, ermöglichen.

Systematische Untersuchung von räumlichen Solitonen und Light-Bullets in Wellenleiterarrays
Betreuer: Prof. Dr. Thomas Pertsch, Falk Eilenberger (+49 3641/947840 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Arrays evaneszent gekoppelter Wellenleiter sind ein aktuelles Forschungsgebiet. Unter Einfluss der Nichtlinearität kann es darin bei hohen Leistungen sowohl räumlich als auch zeitlich zur Ausbildung von Solitonen kommen. Ziel der Arbeit ist es, die Eigenschaften räumlicher Gitter-Solitonen für schwache periodische Indexmodulation durch numerische Simulationen zu bestimmen. Dabei soll die Abhängigkeit verschiedener Eigenschaften (Leistung, Breite, Stabilitätsbereich) von diversen Geometrien (Hexagon, rechteckiges Gitter, lineare Kette, Ring) und Parametern (Brechzahlhub, etc.) systematisch untersucht werden. Zusätzlich soll auch der Gültigkeitsbereich der gekoppelten Wellenleiternäherung gegenüber der kompletten transversalen Diskretisierung untersucht werden.

Integriert-optische Techniken für die astronomische Interferometrie
Betreuer: Prof. Dr. Thomas Pertsch, Arkadi Chipouline (+49 3641/947840 )

Datum:3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Moderne optische Verfahren für die Beobachtung ferner astronomischer Objekte schließen auch interferometrische Techniken zur Erhöhung des optischen Auflösungsvermögens ein. Dabei werden die Signale mehrerer Teleskope in einem Interferometer überlagert. Dieses Verfahren beruht heute auf extrem aufwändigen Freiraumoptiken, was die Skalierung des Ansatzes auf die Vereinigung einer großen Anzahl Teleskope erschwert.
In dem Projekt sollen nach dem Studium der theoretischen Grundlagen astronomischer Interferometrie integriert-optische Elemente hinsichtlich ihrer Eignung für den Aufbau eines skalierbaren integrierten Interferometers untersucht werden.

Modellierung transversaler Modenstrukturen in optischen Fasern
Betreuer: Dr. Jens Limpert, Steffen Hädrich (+49 3641/947811)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Ziel der Studienarbeit ist die Entwicklung eines numerischen Simulationstools mit dessen Hilfe transversale Modenstrukturen in optischen Fasern berechnet werden können. Theoretische Grundlage bildet die aus der Elektrodynamik bekannte Helmholtzgleichung. Diese stellt eine vereinfachte Lösung der aus den Maxwellgleichungen hervorgehenden Wellengleichung dar und gilt für eine einzelne Feldkomponente und ein beliebig vorgegebenes Brechzahlprofil. Trotz dieser enormen Vereinfachungen eignet sich dieser einfache Ansatz, um die Modenstruktur von Fasern zu analysieren.
Im Laufe der Studienarbeit soll die Helmholtzgleichung mit dem Verfahren der finiten Differenzen gelöst und darauf basierend ein Simulationstool (z.B. in Matlab) entwickelt werden, dass die Feldverteilung in beliebigen Indexstrukturen und die zugehörigen Modenpropagationskonstanten berechnen kann. Die Untersuchung soll sich dabei keineswegs nur auf Stufenindexfasern beschränken, sondern auch photonische Kristallfasern umfassen, die in heutigen Faserlasersystemen verstärkt zum Einsatz kommen.

Simulation von Faserlasern und -verstärkern mit dem Liekki Application Designer
Betreuer: Dr. Jens Limpert, Fabian Röser ( +49 3641/947811)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Ziel der Studienarbeit ist das Design und die Charakterisierung verschiedenster Laser– und Verstärkeraufbauten basierend auf aktiv dotierten Fasern mit Hilfe des Liekki Application Designers. Diese Software basiert auf präzisen Algorithmen, die eine genaue Beschreibung von Lasersystemen erlauben. Durch den modularen Aufbau (ähnlich Labview) ist eine flexible Gestaltung der Laserkavitäten möglich. Sowohl Setups zur Erzeugung kontinuierlicher Strahlung wie auch Pulspropagation sind möglich.
Im Laufe der Studienarbeit soll dieses Tool dazu benutzt werden, ein Grundverständnis von faserbasierten Lasern zu entwickeln. Darauf basierend sollen schon bestehende experimentelle Aufbauten mit der Simulation nachgebildet und numerische und reale Ergebnisse verglichen werden. Mit diesem Erkenntnisstand können dann Optimierungen im Hinblick auf bestehende Probleme wie beispielsweise die Unterdrückung der verstärkten spontanen Emission (ASE) durchgeführt bzw. neue problemangepasste Designs entworfen werden.

Propagation ultrakurzer Pulse in passiven und aktiven Wellenleitern
Betreuer: Dr. Jens Limpert, Damian Schimpf ( +49 3641/947811 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Die Ausbreitung von ultrakurzen Pulsen in optischen Fasern unter dem Einfluss von Dispersion und Nichtlinearität ist zu untersuchen.
Der Schwerpunkt liegt auf der Modellierung der zugrunde liegenden physikalischen Prozesse. Nach der Aneignung des hierfür relevanten Verständnisses, soll die Split-Step-Fourier-Methode als numerisches Werkzeug für die Beschreibung der Puls­propagation genutzt werden. Experimentelle Untersuchungen sollen die somit gemachten theoretischen Vorhersagen überprüfen. Wichtige experimentelle Konfigurationen wie Solitonausbreitung, Selbstähnliche Verstärkung, Modenkopplung von Faseroszillatoren sollen untersucht werden.
Der Einfluss des aktiven Mediums soll durch Modellierung eines Zwei-Niveau-Systems hinzugefügt werden.

Simulationen und Experimente mit Beugungsgittern
Betreuer: Dr. E.-B. Kley, Prof. F. Wyrowski (+49 3641/947830)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Beugung an Gittern bildet die Grundlage für viele moderne Anwendungen der Photonik und der Optik. Die Bedeutung der Gittergleichung und des Füllfaktors für die theoretische und praktische Vorhersage der Wirkung von Gittern auf Licht wird theoretisch und experimentell untersucht. Ausgehend von Gittern, bei denen die Bedingungen für die paraxiale Näherung erfüllt sind, bis zu Gittern, die extrem aus dieser Näherung herausfallen, wird die Gültigkeit der Gittergleichung gezeigt. Die Beugungsintensitäten der nicht paraxialen Gitter können allerdings nur noch durch rigorose Modellierungsrechnungen vorausgesagt werden.
Die Studienarbeit wird in 3 aufeinander folgenden Wochen durchgeführt. In der ersten Woche werden die theoretischen Grundlagen erarbeitet, sowie Simulationen und Designs der Elemente durchgeführt. Für die Durchführung wird der PC Pool der Fakultät und die Software VirtualLab™ genutzt. Aus den resultierenden Daten werden optische Elemente hergestellt, daran anschließend erfolgt die Charakterisierung der Elemente.

Design und Analyse diffraktiver Strahlteiler
Betreuer: Dr. E.-B. Kley, Prof. F. Wyrowski ( +49 3641/947830 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Diffraktive Elemente können einen einfallenden Laserstrahl in viele Laserstrahlen teilen. Das Design solcher Strahlteiler und deren experimentelle Bewertung werden theoretisch und experimentell untersucht. Insbesondere betrifft das die physikalisch/wellenoptisch begrenzten Möglichkeiten, Intensitäten effizient homogen zu verteilen. Alternativ wird von der Möglichkeit gebrauch gemacht, zu Lasten der Effizienz die Amplitudenfreiheit in der Signalebene (Fernfeld) zu nutzen.
Die Studienarbeit wird in 3 aufeinander folgenden Wochen durchgeführt. In der ersten Woche werden die theoretischen Grundlagen erarbeitet, sowie Simulationen und Designs der Elemente durchgeführt. Für die Durchführung wird der PC Pool der Fakultät und die Software VirtualLab™ genutzt. Aus den resultierenden Daten werden optische Elemente hergestellt, daran anschließend erfolgt die Charakterisierung der Elemente.

Formung von Laserlicht mit Diffusern
Betreuer: Dr. E.-B. Kley, Prof. F. Wyrowski ( +49 3641/947830 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Moderne Entwicklungen in der Photonik verlangen immer komplexere Manipulationen von Lichtverteilungen. Gerade in der Mikrolithographie kommen immer mehr Diffuser zum Einsatz. Deren Funktionsprinzip wird theoretisch und experimentell behandelt. Experimentell werden neben verschiedenen Diffusern die Skalierung der Ausdehnung der Intensitätsverteilung mit der Wellenlänge und die Bedeutung der nullten Beugungsordnung in Diffusern untersucht.
Die Studienarbeit wird in 3 aufeinander folgenden Wochen durchgeführt. In der ersten Woche werden die theoretischen Grundlagen erarbeitet, sowie Simulationen und Designs der Elemente durchgeführt. Für die Durchführung wird der PC Pool der Fakultät und die Software VirtualLab™ genutzt. Aus den resultierenden Daten werden optische Elemente hergestellt, daran anschließend erfolgt die Charakterisierung der Elemente.

3D Effekte mit computergenerierten Hologrammen
Betreuer: Prof. Dr. Frank Wyrowski, Dr. E.-B. Kley ( +49 3641/947803 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Die Faszination der Holographie basiert ganz wesentlich auf der Speicherung dreidimensionaler (3D) Informationen von sichtbaren Objekten. Die Natur der optischen 3D Information wird theoretisch und experimentell untersucht. An Hand eines realisierten Beispieles ist das Arbeitsprinzip solcher Elemente im Labor erkennbar, insbesondere Winkel- bzw. Parallaxeneffekte werden gemessen.
Die Studienarbeit wird in 3 aufeinander folgenden Wochen durchgeführt. In der ersten Woche werden die theoretischen Grundlagen erarbeitet, sowie Simulationen und Designs der Elemente durchgeführt. Für die Durchführung wird der PC Pool der Fakultät und die Software VirtualLab™ genutzt. Aus den resultierenden Daten werden optische Elemente hergestellt, daran anschließend erfolgt die Charakterisierung der Elemente.

Untersuchungen zur Wellenlängenabhängigkeit diffraktiver Elemente
Betreuer: Prof. Dr. Frank Wyrowski, Dr. E.-B. Kley ( +49 3641/947803 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Die Wirkung optischer Komponenten ist immer von der Wellenlänge des Lichtes abhängig. Dies gilt insbesondere für diffraktive Elemente. Die Effekte der Winkel- und der Materialdispersion werden theoretisch und experimentell untersucht. Im Labor geschieht dies auf der Basis der Messung mit diskreten Wellenlängen und mit einer breitbandigen Lichtquelle.
Die Studienarbeit wird in 3 aufeinander folgenden Wochen durchgeführt. In der ersten Woche werden die theoretischen Grundlagen erarbeitet, sowie Simulationen und Designs der Elemente durchgeführt. Für die Durchführung wird der PC Pool der Fakultät und die Software VirtualLab™ genutzt. Aus den resultierenden Daten werden optische Elemente hergestellt, daran anschließend erfolgt die Charakterisierung der Elemente.

Untersuchungen zu Kohärenzeffekten in der Optik
Betreuer: Prof. Dr. Frank Wyrowski, Dr. E.-B. Kley ( +49 3641/947803)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Licht wird in der Theorie oft kohärent angenommen. Dies ist allerdings eine Näherung, die nicht immer gültig ist. Anhand von Doppelspaltexperimenten wird theoretisch wie experimentell untersucht, wie Effekte von der Kohärenz des Lichtes abhängen. Der experimentelle Aufbau wird dazu so eingerichtet, dass durch Phasenverzögerung des Lichtes, durch die breitbandigkeit des Lichtes oder durch unterschiedliche Spaltabstände Beugungsbilder verändert werden.
Die Studienarbeit wird in 3 aufeinander folgenden Wochen durchgeführt. In der ersten Woche werden die theoretischen Grundlagen erarbeitet, sowie Simulationen und Designs der Elemente durchgeführt. Für die Durchführung wird der PC Pool der Fakultät und die Software VirtualLab™ genutzt. Aus den resultierenden Daten werden optische Elemente hergestellt, daran anschließend erfolgt die Charakterisierung der Elemente.

Numerische Berechnung der Lichtausbreitung in nichtlinearen Medien
Betreuer: Prof. Dr. Stefan Nolte, Dr. Alexander Szameit, Felix Dreisow ( +49 3641/947820)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Die Lichtausbreitung intensiver Laserstrahlung in nichtlinearen Medien ist eine aktuelle Forschungsrichtung. Insbesondere in transversal strukturierten Medien, wie z.B. Arrays gekoppelter Wellenleiter, ergeben sich dabei interessante Effekte, die in kontinuierlichen Medien nicht zu beobachten sind. Unter Einfluss der Nichtlinearität kann es sogar zur Ausbildung stabiler räumlicher Solitonen kommen. Die Lichtausbreitung kann dabei in paraxialer Näherung durch die Helmholtzgleichung beschrieben werden. Die nichtlineare Response des Mediums berücksichtigt man über einen von der Intensität abhängigen Zusatzterm.
Im Rahmen der Studienarbeit soll ein Lösungsalgorithmus für die Helmholtzgleichung mit Hilfe der Programmierumgebung Matlab erstellt werden. Zur Überprüfung der Funktionsweise des erstellten Programms ist das Propagationsverhalten in Arrays gekoppelter Wellenleiter zu berechnen und mit der gekoppelten Modentheorie zu vergleichen.

Mantelmodenresonanzen von Faser-Bragg-Gittern
Betreuer: Prof. Dr. Stefan Nolte, Jens Thomas, Christian Voigtländer ( +49 3641/947820)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Faser-Bragg-Gitter (FBG) sind wichtige Bestandteile hochintegrierter Faserlaser. Als periodische Brechzahlmodifikationen im Kern der Faser dienen sie als schmalbandige Reflektoren. Das Transmissionsverhalten der FBG wird dabei wesentlich durch die Kopplung von Licht in Mantelmoden beeinflusst.
Am Institut für Angewandte Physik werden FBG mit Hilfe ultrakurzer Pulse in verschiedene Lichtleitfasern eingeschrieben. Im Rahmen der Studienarbeit soll das Transmissionsverhalten solcher FBG sowohl numerisch als auch experimentell untersucht werden. Dazu ist die Theorie der gekoppelten Moden in ein Matlab Programm zu implementieren. Die Simulationsergebnisse sind mit den Messungen zu vergleichen.

Mikrostrukturierung mit Ultrakurzpulslasern
Betreuer: Prof. Dr. Stefan Nolte ( +49 3641/947820 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Laser sind in der Materialbearbeitung seit vielen Jahren etabliert. Allerdings ist die erreichbare Präzision bei Verwendung konventioneller Laser insbesondere bei der Bearbeitung von metallischen Werkstoffen durch Gefügeveränderungen und Schmelzbildung limitiert. Durch den Einsatz ultrakurzgepulster Laserstrahlung im Bereich von einigen 100 Femtosekunden bis zu wenigen Pikosekunden lassen sich diese Grenzen überwinden.
Im Rahmen der Studienarbeit sollen Untersuchungen zum Abtrag verschiedener Materialien mit Hilfe ultrakurzer Laserpulse durchgeführt werden. Abtragsschwellen und Ablationsraten sowie der Einfluss der Pulswiederholrate sind zu bestimmen. Mit Hilfe scannender Techniken sollen ausgedehnte Strukturen erzeugt werden. Es wird ein allgemeines Verständnis des Wechselwirkungsprozesses vermittelt.

Herstellung und Charakterisierung dielektrischer und metallischer Schichtsysteme für die Optik – dielelektrische Schichtsysteme
Betreuer: Prof. Dr. Norbert Kaiser (+49 3641 807-321)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Dielektrische Schichtsysteme werden für eine Vielzahl von optischen Bauteilen benötigt. Neben der Entspiegelung von Brillen in der Massenproduktion werden hochpräzise Beschichtungen für den Einsatz im Weltraum oder für die Herstellung von EUV-Spiegeln benötigt.
Die Studienarbeit soll in die wesentlichen Aspekte der Vakuum- und Beschichtungstechnologie einführen und einen Einblick in den aktuellen Stand der Technik gewährleisten.
Nach einer kurzen Einarbeitungsphase soll ein dielektrisches Schichtsystem für die Entspiegelung von Glassubstraten im sichtbaren Spektralbereich oder als Bandpassfilter simuliert und letztendlich in einer Verdampfungsanlage abgeschieden werden. Danach werden die Grundkenntnisse zur Charakterisierung der dünnen Schichten vermittelt und erste Schritte zur Optimierung des Beschichtungsprozesses angestrebt.

Herstellung und Charakterisierung dielektrischer und metallischer Schichtsysteme für die Optik – Metallinselfilme
Betreuer: Prof. Dr. Norbert Kaiser ( +49 3641 807-321 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Ein Ansatz zur Herstellung von wellenlängenabhängigen Absorbern stellt die Kombination von Metallinseln in einer dielektrischen Schicht dar.
In der Studienarbeit sollen die Grundlagen der Vakuum- und Beschichtungs­technologie vermittelt und für die Herstellung von Metallinselfilmen verwendet werden. Außerdem werden die theoretischen Ansätze zur Beschreibung von eingebetteten Metall-Nanopartikeln kennengelernt.
Um die abgeschiedenen Metallinselfilme zu charakterisieren werden spektral­photometrische Messungen durchgeführt. Mit Hilfe der elektrischen Charakterisierung durch die lineare Vier-Punkt-Messung soll der Übergang von der Insel- zur Filmbildung bestimmt werden.
Durch die Abscheidung von verschiedenen Metallen und die Einbettung in unterschiedliche Dielektrika soll das spektrale Verhalten bestimmten Anforderungen angepasst werden.

Optikdesign mittels Raytracing
Betreuer: Dr. Peter Schreiber, Erik Förster ( +49 3641/807- 430 )

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Grundlagen des Optikdesigns mit Strahlverfolgungssoftware (Systemmodellierung, Analyse mit Strahlbündeln, Optimierung) werden vermittelt. Mit dem Programm ZEMAX-SE werden Abbildungsfehler von Einzellinsen (Farbfehler, Öffnungsfehler, Coma, Astigmatismus) für unterschiedliche Systemauslegungen berechnet. Anschließend erfolgt die Optimierung eines Zweilinsers hinsichtlich minimaler Farbfehler (Achromat). Die erzielten optischen Parameter (Öffnung, Gesichtsfeld, Farbfehler) werden mit dem Designprogramm analysiert.
Der Aufbau der berechneten Systeme auf einer optischen Bank erlaubt die Vermessung von Punktabbildungs- und Modulationstransferfunktion mit einer USB-Kamera und den Vergleich mit den Simulationsresultaten.

Homogenisierung mit Mikrolinsenarrays
Betreuer: Dr. Peter Schreiber, Frank Wippermann ( +49 3641/807- 430)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Ein eingeführtes Konzept zur homogenen Ausleuchtung von Flächen sind Wabenkondensoren. Die Verwendung von Mikrolinsen-Tandemarrays ermöglicht die Realisierung miniaturisierter Systeme mit verringertem Justageaufwand und guter Homogenität der Ausleuchtung. Im Versuch erfolgt die Systemauslegung und Analyse von Homogenisierungsoptiken mit Einzel- und Tandemarrays unter Nutzung der Multikonfigurationsoption der Strahlverfolgungssoftware ZEMAX-SE. Weiter­führende Simulationen (Arraymodellierung und Analyse mit Wellenpropagations­algorithmen) sind mit der erweiterten Funktionalität der Vollversion ZEMAX-EE möglich. Nach dem Design erfolgen Experimente mit einseitigen und Tandem-Linsenarrays auf einer optischen Bank. Hierbei wird die Homogenisierung inkohärenter (kollimierte LEDs) und kohärenter (Laserpointer) Quellen mit einer USB-Kamera untersucht und die erhaltenen Resultate mit den Ergebnissen der Designrechnungen verglichen.

Nichtlineare Effekte in passiven optischen Fasern
Betreuer: Dr. T. Schreiber (+49 3641/807- 352 )

Datum: 1.3.2008 - 31.3.2008 (ganztägig)

Bei der Führung von gepulster Laserstrahlung hoher Intensität in optischen Fasern kommt es zu nichtlinearen Wechselwirkungen wie z. B. stimulierter Ramanstreuung, Selbstphasenmodulation und Vierwellenmischung. In einem Experiment sollen diese Effekte mit Hilfe eines Nanosekundenlasers und verschiedenen Fasern analysiert werden. Zu Beginn ist der Laser selbst hinsichtlich seiner optischen Parameter, wie Pulslänge und Wiederholrate in Abhängigkeit von der Leistung, sowie der Strahlqualität ausgedrückt als Beugungmaßzahl M² zu vermessen. Zur Charakterisierung der nichtlinearen Effekte in Fasern ist der Laserstrahl in die Fasern einzukoppeln und spektrale und zeitliche Änderungen abhängig von der Leistung und Länge der Eingangspulse mit Hilfe eines Spektrometers und schnellen Photodioden zu vermessen. Weiterhin sind der Einfluss der Eingangspolarisation sowie die Polarisation der neu erzeugten Spektralanteile zu untersuchen. Die zugehörigen experimentellen Aufbauten sind zu entwerfen und aufzubauen. Die Messungen sind durch analytische und numerische Rechnungen zu bestätigen.

Abbildungsgütebestimmung / MTF Messung optischer Systeme
Betreuer: Dr. Stefan Riehemann ( +49 3641/807-236)

Datum: 3-wöchige Blockveranstaltung (ganztägig) in den Semesterferien nach Absprache

Es soll sich in die Grundlagen der Abbildungsqualität von Objektiven sowie in die Bedienung eines MTF-Messplatzes eingearbeitet werden. Anschließend soll die Abbildungsqualität von 2 Objektiven vermessen werden. Hierzu muss der Messplatz jeweils auf die Messgeometrien endlich-endlich bzw. unendlich-endlich umgebaut werden. Nach jedem Umbau ist eine sehr genaue Grundjustage des Messplatzes durchzuführen. Es wird anschließend in der Messsoftware ein entsprechender Messplan erzeugt. Die beiden zu vermessenden Objektive müssen dann im Messaufbau zentriert und anschließend vermessen werden. Die erzielten Ergebnisse sind in einem Protokoll zusammenzufassen und zu diskutieren.

Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffnanoröhren mittels CVD (chemical vapor deposition)
(Nanostrukturen, Oberflächen, Schichten, Elektronenmikroskopie, Ramanspektroskopie, Vakuum)
Betreuer: Dr. B. Schröter

Wachstum und Charakterisierung von metallischen Nanoteilchen auf Oberflächen
(Nanostrukturen, Oberflächen, Schichten, Elektronenspektroskopie, Rasterkraftmikroskopie, Einkristalle,Vakuum)
Betreuer: Dr. B. Schröter

Rastersondenmikroskopie von Kohlenstoffnanoröhren auf Festkörperoberflächen
(Elektronenmikroskopie, Rastertunnelmikroskopie, Atomkraftmikroskopie, Nanostrukturen, Raman-Spektroskopie)
Betreuer: Dr. B. Schröter

Photoelektronenspektroskopie an metallischen Schichten und Nanostrukturen
(Festkörper, Oberflächen, Schichten, Nanostrukturen, Ultrahochvakuum, )
Betreuer: Dr. B. Schröter

Kryogene Gütemessung
Ziel der Arbeiten ist es, ein hochempfindliches Verfahren der mechanischen Festkörperspektroskopie kennen zu lernen. Ausgehen von kryogenen Untersuchungen an Substratmaterialien (z.B. Silizium oder Kristallquarz) werden unterschiedliche Dämpfungsmechanismen im Festkörper untersucht. Darüber hinaus können die mechanischen Verluste dielektrischer Schichten bei tiefen Temperaturen untersucht werden.
Die Arbeiten finden in Anlehnung an den Sonderforschungsbereich „Gravitationswellenastronomie“ statt.

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. Paul Seidel

Betreuender Mitarbeiter: Dipl.-Phys. Ronny Nawrodt

Präzisionsmesstechnik auf der Basis von höchstempfindlichen LTS SQUIDs
Unter Nutzung der vorhandenen klassischen Tieftemperatur-SQUID-Sensoren und der dazugehörigen rauscharmen Steuer- und Verstärkerelektroniken sollen spezielle Untersuchungen bei der Temperatur des flüssigen Heliums (4,2 K) durchgeführt und ausgewertet werden. Die Ergebnisse dieser Messungen sowie die gesammelten Erfahrung fließen unmittelbar in die Bearbeitung des Drittmittel-Forschungsprojektes „Kryogener Kryostrom Komparator“ ein.

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. Paul Seidel

Betreuer: Dr. sc. Wolfgang Vodel

Dünnschichttechnik
Verschiedene Materialien (z.B. Metalle, Supraleiter, Isolatoren) werden mittels Verfahren der Dünnschichttechnologie (z.B. Laserdeposition, Sputtern, Verdampfen) als dünne Schichten auf geeigneten Substraten abgeschieden und festkörperphysikalisch charakterisiert. Durch geeignete Strukturierungsverfahren werden einfache elektronische Bauelemente realisiert und elektrisch charakterisiert.

Betreuende Hochschullehrer: Prof. Dr. Paul Seidel, PD Dr. Frank Schmidl

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. Paul Seidel

Betreuer: Dipl.-Ing. M. Thürk

Bei Interesse oder Fragen zu den folgenden Themen bitte melden bei

Dr. Rumen Iliew

Büroadresse:
Lessingstraße 8, Zimmer 107
Tel. 03641/947175
e-Mail: rumen.iliew@uni-jena.de

Phasenanpassung bei nichtdegenerierter Dreiwellenmischung in photonischen Kristallen
Photonische Kristalle sind (hier) dielektrische Medien mit periodischer dielektrischer Verteilung, wobei die Periode im Wellenlängenbereich liegt. Die ausgedehnten Normalmoden dieser Kristalle sind Blochmoden, im Gegensatz zu den ebenen Wellen im homogenen Medium. Untersucht werden soll die parametrische Dreiwellenmischung in diesen periodischen Strukturen, bei der drei unterscheidbare (Bloch-)Wellen in einem nichtlinearen Prozess zweiter Ordnung miteinander wechselwirken. Hierbei kommt der Verstimmung der Blochvektoren zwischen den einzelnen Wellen eine besondere Bedeutung für die Effizienz zu. Anhand der Dispersionsrelation sollen im Parameterraum der möglichen Blochvektoren Kurven verschwindender Verstimmung (Phasenanpassung) identifiziert und die Effektivität der Wechselwirkung bei endlichen Bündeln (z. B: räumliches Auseinanderlaufen) untersucht werden.

Untersuchung der Phasenanpassung und Effizienz bei parametrischen Wellenmischungseffekten mit Zeitraummethoden höherer Genauigkeit
Die rigorose Berechnung der Lichtausbreitung in nichtlinearen Medien, die Wellenmischprozesse zulassen, erfordert eine exakte Berechnung der Phasen der beteiligten Wellen. Herkömmliche Zeitraummethoden mit finiten Differenzen basieren auf Zweipunktformeln und erreichen die erforderliche Genauigkeit erst bei sehr hoher Diskretisierung. Hier sollen Methoden zur Verringerung der Phasenfehler implementiert und anhand von Wellenmischungsprozessen verglichen werden.

Bündelverfolgung mit Blochmoden in photonischen Kristallen
Photonische Kristalle sind (hier) dielektrische Medien mit periodischer dielektrischer Verteilung, wobei die Periode im Wellenlängenbereich liegt. Die ausgedehnten Normalmoden dieser Kristalle sind Blochmoden, im Gegensatz zu den ebenen Wellen im homogenen Medium. Die Ausbreitung von begrenzten Bündeln in solchen Kristallen kann näherungsweise mit einer langsamen Amplitude beschreiben werden, wenn man zuvor die schnellen Oszillationen der Blochwellen abspaltet, was die numerische Behandlung stark vereinfacht. Eine solche Methode der Bündelverfolgung soll implementiert und in Systemen mit unterschiedlichen Inhomogenitäten und Störungen, wie z. B. Nichtlinearität, auf ihre Vorteile und Zuverlässigkeit hin untersucht werden.

Untersuchung von schwach führenden photonischen Kristallfasern mit großer Modenfläche
Photonische Kristallfasern sind Lichtwellenleiter mit einer transversalen Mikrostruktur, welche die Realisierung völlig neuer optischer Funktionalität als bei herkömmlichen Glasfasern erlauben. So kann man z.B. die Gruppengeschwindigkeitsdispersion und die effektive Modenfläche in weitem Umfang einstellen.Vor allem für Hochleistungslaser interessant sind Fasern mit einer sehr großen Modenfläche da diese die Schwelle für parasitäre Nichtlinearitäten erhöht. Im Rahmen der Untersuchungen sollen Methoden zur schnellen Abschätzung von Parametern (höhere Moden, Verluste, effektive Fläche) entwickelt und mit der Lösung des vollen Problems verglichen werden.

Untersuchungen plasmonischer Wellenleiter mit rigorosen numerischen Methoden
Die einfachste Form eines plasmonischen Wellenleiters ist eine Grenzfläche zwischen einem Dielektrikum und einem Metall, wo sich für TM-Polarisation eine geführte Grenzflächenmode einstellt, die wegen der Verknüpfung der Schwingungen der Elektronendichteverteilung und einer elektromagnetischen Welle Oberflächen-Plasmon-Polariton genannt wird. Durch geometrische Veränderungen in der Oberfläche lassen sich aus diesem Schichtwellenleiter Streifenwellenleitergeometrien erhalten. Es sollen unterschiedliche Arten plasmonischer Wellenleiter untersucht werden, wobei auch Wert auf die Materialabsorption und die resultierenden Ausbreitungsverluste des Wellenleiters gelegt wird. Hier sollen verschiedene rigorose Methoden Anwendung finden. Weiterhin soll aus den Wellenleiterfeldern Aussagen zur Effektivität nichtlinearer Wechselwirkungen getroffen werden.

Bei Interesse oder Fragen zu den folgenden Themen bitte melden bei

Dr. Carsten Rockstuhl

Büroadresse:
Lessingstraße 8, Zimmer 206
Tel. 03641/947176
e-Mail: carsten.rockstuhl@uni-jena.de

Nichtlineare Photonische Kristalle
Auf der Basis vorhandener Routinen zur Beschreibung der linearen Ausbreitung von Licht in einem Photonischen Kristall, sollen Matlabroutinen implementiert werden, welche der Berechnung der erzeugten zweiten Harmonischen in solchen System dienen. Unter Annahme der undepleted pump Approximation induziert das fundamentale Feld eine nichtlineare Polarisation. Diese ist direkt die Quelle des elektrischen Feldes in der zweiten Harmonischen, dessen Lichtausbreitung anschließend selbstkonsistent noch gelöst werden muss. Mit dem Algorithmus kann dann die nichtlineare Ausbreitung von Licht in Photonischen Kristallen untersucht werden. Physikalische Prinzipien, wie die der Phasenanpassung in solchen Medien oder besondere Effekte wie nichtlineare Superprismen oder der Einfluss einer negativen Brechung auf die Erzeugung der zweiten Harmonischen können dann im Mittelpunkt stehen.

Berechnung der Streuantwort gekoppelter Kugeln
Ziel der Arbeit ist die Implementierung von Matlabroutinen zur Berechnung der Streuantwort einer beliebigen Anordnung dielektrischer Kugeln im Raum. Die dazu notwendige Erweiterung des klassischen Mie-Algorithmus besteht in der Beschreibung des lokalen Beleuchtungsfeldes auf jeder Kugel als Superposition des externen Beleuchtungsfeldes, und des Streufeldes aller anderen Kugeln. Die elektrischen und magnetischen Potentiale der Streufelder werden in Kugelflächenflächenfunktionen mit unbekannter Amplitude entwickelt. Unter Beachtung der Übergangsbedingung der Potentiale an den Grenzflächen der Kugel können diese Amplituden selbstkonsistent gelöst werden. Die Routinen können dann, z.B., verwendet werden zur Untersuchung der Lichtausbreitung in 3D quasi-periodischen Photonischen Kristallen und Medien aufgebaut aus statistisch verteilten Kugeln.

Nichtlineare Effekte in Metamaterialien
In dieser Arbeite sollen nichtlineare Bewegungsgleichungen und deren Lösungen für langsam veränderliche Felder in Medien mit starker Materialdispersion untersucht werden. Starke Materialdispersion in sowohl Permittivität als auch Permeabilität kann zu einem negativen Brechungsindex für eine oder mehrere der beteiligten Frequenzen führen. In dieser Arbeit soll insbesondere der Vergleich zur nichtlinearen Optik in einem Medium mit positivem Brechungsindex durchgeführt und auf die besondere Ausprägung beobachtbarer und bekannter Effekte geachtet werden. Dazu zählen z.B. Frequenzmischung und Frequenzgeneration.

Bandlücken in photonischen Kristallen aus Negativ-Index Materialien
Bandlücken in Photonischen Kristallen sind Frequenzintervalle in denen die Ausbreitung des Lichtes unterdrückt ist. Solche Bandlücken treten durch Streuung von Licht an sukzessiven Perioden und konstruktiver Interferenz des Streulichtes in Reflexion (Bragg gap) oder durch resonante Streuantworten von Elemente in der Einheitszelle (Mie gap) auf. In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob Bandlücken in photonischen Kristallen aufgebaut aus Medien mit einem negativen Index auftreten und wie diese korreliert sind zu Bandlücken in photonischen Kristallen aus Medien mit einem positiven Index. Für 1D Systeme sind solche Arbeiten bereits hinreichend gut durchgeführt, weshalb in der Arbeit im speziellen 2D Systeme analysiert werden sollen. Die Besonderheit einer möglichen Bandlücke in einem photonischen Kristall dessen räumlich gemittelter Brechungsindex 0 ist, soll untersucht werden. Für die Arbeiten können vorhandene numerische Routinen verwendet werden.

Absorptionsberechnungen zu Solarzellen
In dieser Arbeit soll ein einfaches Model entwickelt und in Matlab implementiert werden, welches der Berechnung der Absorption von Licht in einer Solarzelle dient. Es basiert auf einer Kombination aus Wellenoptik und Strahlenoptik. Die Solarzelle besteht in diesem abstrakten Modell aus einer Licht absorbierenden Schicht endlicher Dicke, auf deren Rück- und Frontseite beliebig beugende Strukturen integriert sind. Während die Interaktion von Licht mit der beugenden Struktur Wellenoptisch berechnet werden muss, soll die anschließende Absorption in der Solarzelle bestimmt werden durch Integration über den optischen Weg des Lichtes der einzelnen Beugungsordnungen. Mehrfachreflexionen werden berücksichtig durch sukzessive Beschreibung der Lichtausbreitung aus Beugung und Absorption. Die Genauigkeit eines solchen Models soll mit rigorosen Methoden vergleichen werden.

Berechnung der intermolekularen Wechselwirkung in organischen Molekülkristallen

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. Friedhelm Bechstedt
Betreuer: Dr. Karsten Hannewald

Theorie der Raman-Spektroskopie organischer Materialien

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. Friedhelm Bechstedt
Betreuer: Dr. Karsten Hannewald

Untersuchung der Adsorption des Proteins Albumin auf dem Implantatmaterial Ultra-hochmolekulares Polyethylen (UHMW-PE)

(Probenherstellung mittels Schmelzziehverfahren, Charakterisierung der Oberflächen ohne und mit Proteinen mit Rasterkraftmikroskopie (AFM), Kontaktwinkelmessung und Röntgenphotonen-Spektroskopie (XPS))

Interdisziplinäre Studienarbeit mit den Schwerpunkten Materialwissenschaft, Physik und Biologie. Sie haben die Möglichkeit, die Grundlagen der Polymerphysik, die Herstellung und Verarbeitung von nanostrukturierten Polymeren, sowie verschiedene Mikroskopietechniken mit Schwerpunkt AFM kennen zu lernen. Ziel ist ein besseres Verständnis der Wechselwirkung und Adsorption von Albumin, das in hoher Konzentration in der Kniegelenkflüssigkeit vorhanden ist, mit der UHMW-PE Implantatoberfläche.

Betreuer: Dr. Thomas Keller, Telefon: 9 47742, email: t.keller[at]uni-jena.de

Intelligente Polymere Scaffolds für das Tissue Engineering

(Intelligente Materialien, Scaffolds (=Träger-Struktur), Materialcharakterisierung, Zellkultur)

Im Rahmen der Studienarbeit sollen teilweise degradierbare weiche Scaffolds aus Temperatur-sensitivem Poly(N-Isopropylacrylamid) und Chitosan hergestellt werden. Sowohl Nanostruktur und chemische Zusammensetzung als auch die Temperaturabhängigkeit des Schwellverhaltens und weitere Eigenschaften sollen bestimmt werden, bevor die Scaffolds mit Zellkulturen getestet werden. Ziel der Studienarbeit ist die Untersuchung der temperaturabhängigen Desorption von Zellen.

Betreuer: Jian-Tao Zhang, Telefon: 9 47742, email: jt.zhang[at]uni-jena.de

Röntgendiffraktometrische Untersuchung von Schichtsystemen
Mittels röntgendiffraktometrischer Methoden sind Periodizität und Dicke von Schichtsystemen zu bestimmen. Die Messungen erfolgen mit einem PC-gestützten Röntgendiffraktometer. Zur Analyse der Messwerte stehen PC-Auswerteprogramme zu Verfügung. Zum Verständnis des Messprinzips ist eine Einarbeitung in die Grundlagen von Röntgenbeugung und –interferenz nötig.

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. E. Förster

Betreuender wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dr. J. Kräußlich

Charakterisierung von Gasjets
Im Rahmen dieser Arbeit sollen Gasjets, die in Experimenten zur Laser-gestützten Elektronenbeschleunigung verwendet werden, räumlich und zeitlich charakterisiert werden. Dazu werden interferometrische Methoden verwendet. Die so erzeugten Interferogramme der Gasdichteverteilung sollen anschließend mit vorhandener Software analysiert und die erhaltenen Dichteprofile graphisch ausgegeben werden.

Betreuender Hochschullehrer: Prof. Dr. Malte C. Kaluza

Betreuender wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dipl.-Phys. Alexander Sävert

Die Aufgabe ist, sich zuerst mit exakten Renormierungsgruppen zu befassen und einzuarbeiten. Notwendig hierzu ist es u.a. Kenntnisse über Pfadintegrale und effektive Potentiale zu erlangen, sowie über erzeugende Funktionale.

Dann soll diese Methode auf ein quantenmechanisches Problem angewendet werden und der Fluss der Kopplungskonstanten unter der Renormierungsgruppentransformation bestimmt werden.

Betreuer: F. Synatschke und Prof. Wipf

Der Hamiltonoperator des freien Teilchens auf einer Sphäre kann einfach diagonalisiert werden - er ist das Quadrat des Drehimpulsoperators. In der Studienarbeit soll nun das entsprechende Problem für die
supersymmetrische Erweiterung des freien Teilchens auf einer Sphäre studiert und gelöst werden.

Betreuer: Prof. Wipf

Das zu untersuchende Modell bietet eine reichhaltige Phasenstruktur mit einer symmetrischen (S), zwei ferromagnetischen (F, F') sowie einer antiferro-magnetischen (AF) Phase. Ziel der Arbeit soll es sein, die AF-Phase genauer zu untersuchen, und zu erkunden, ob diese im Grenzfall grosser Kopplungen in zwei unterschiedliche Phasen zerfällt, und wenn ja, wie dieser Zerfall zu charakterisieren ist. Weitere Arbeitsmöglichkeiten ergeben sich in der Bestimmung von kritischen Exponenten, am S-F' (sofern dieser 2. Ordung ist) und S-AF Phasenübergang.

Betreuer: C. Wozar und Prof. Wipf

In der Studienarbeit sollen die Phasenübergänge in zwei und drei Dimensionen für verschiedene Werte von q untersucht werden. Dabei kommen teilweise analytische und teilweise numerische Monte-Carlo
Methoden zum Einsatz. Speziell sollen die Abhängigkeit der interessanten Größen von der Gittergröße studiert werden.

Betreuer: C. Georg und Prof. Wipf

Dieses Lokalisierungsprinzip soll auf den einfachsten Fall einer supersymmetrischen Quantenmechanik angewendet werden. Es soll untersucht werden, inwiefern eine Gaußsche Näherung bei Korrelationsfunktionen von supersymmetrisch invarianten Feldkonfigurationen schon das exakte
Ergebnis liefert. Darüberhinaus soll (durch eine Literaturrecherche sowie eigene Rechnungen) analysiert werden, wie das Lokalisierungsprinzip zur Berechnung sogenannter effektiver Wirkungen verwendet werden kann.

Betreuer: Dr. Uhlmann und Prof. Wipf

Betreuer: Dr. Theis und Prof. Wipf

Methodik: Numerik, Visualisierung

Betreuer: Dr. D. Hilditch, Prof. B. Brügmann (947111)

Methodik: Numerik, Software-Design

Betreuer: Prof. B. Brügmann

Oppenheimer-Snyder Staubkollaps
Eine kugelsymmetrische Staubverteilung kollabiert stets zu einem schwarzen Loch. Ziel dieses Projektes ist es, diesen Kollaps numerisch zu simulieren und mit der analytischen Lösung von
Oppenheimer und Snyder zu vergleichen.

Methodik: Numerik

Betreuer: B. Bernuzzi, Prof. B. Brügmann (947111)