Lehrstuhl für
Multimediakommunikation und Signalverarbeitung
Prof. Dr.-Ing. André Kaup

Optik

Arbeitsgebiet: Mehrdimensionale System- und Signaltheorie
Schwerpunkt: Mehrdimensionale Signale und Systeme
Mitarbeiter: Prof. em. Dr. rer. nat. Adolf Lohmann

Optical Tapped Delay Line

Eine "tapped delay line" verwandelt ein Signal s(t) in eine Summe von zeitlich verzögerten Versionen von s(t). Zwei aufeinander abgestimmte Computer-generierte Hologramme (CGH) sind die entscheidenden Komponenten einer optischen Realisierung eines solchen Systems. Das erste CGH lenkt die parallel ankommenden Lichstrahlen in diskret-verschiedene Richtungen ab. Das zweite CGH richtet die Strahlen wieder parallel aus. Je größer der Ablenkwinkel, desto größer die Verzögerung gegenüber dem unabgelenkten Zentralstrahl. Die Ablenkwinkel sind so konzipiert, dass das Ausgangssignal der obigen Summe des diskret verzögerten Eingangssignals s(t) entspricht. Die Realisierung des Systems ist uns gelungen mit bis zu 10 Verzögerungen, wobei die Verzögerungszeit nur ein paar Femtosekunden beträgt. Unser Ziel: Verlangsamung, um die Kompatibilität des Systems mit der Elektronik zu erreichen.

3D-Struktur des Lichts in Brennpunkt-Nähe

Um viele Daten in einem dreidimensionalen optischem Speichermedium aufzeichnen und lesen zu können, möchte man die Brennpunkt-Region möglichst kompakt gestalten. Der Brennpunkt in der Fokus-Gegend sollte in manchen Mikroskop- Anwendungen lateral eng und longitudinal lang sein - oder umgekehrt. Oder man wünscht Periodizität. Es gibt schon eine Reihe von Spezial-Optiken zur Verwirklichung derartiger Ziele. Die dazu gehörigen Lösungen haben noch etwas ad-hoc-Charakter, den wir vermeiden möchten mit Hilfe des Konzeptes der "Fresnel Similarity" σ(z). Fresnel war ein Pionier der Beugungstheorie für mittlere Abstände. Unter "similarity" verstehen wir die Kreuz-Korrelation des Wellenfeldes u(x,y,z) in zwei longitudinalen Ebenen bei z=0 und z > 0. Ihre Definition lässt sich auf verschiedene Weisen modifizieren, um spezielle Eigenschaften des Lichtwellenfeldes studieren zu können.

Phase Space Optics

"Phase Space Acoustics" existiert bereits seit mehr als 1000 Jahren in Form der Notenschrift. Dies ist eine zweidimensionale Darstellung eines an sich eindimensionalen akustischen Signals. Die beiden Koordinaten Zeit und Frequenz sind Fourier-verwandt. Das ist zwar illegal vom Standpunkt der Unbestimmtheits-Relation, ist aber dennoch sehr nützlich. In der stationären Optik sind Ort und Orts-Frequenz das Koordinatenpaar, das gewöhnungsbedürftig, aber nützlich ist. Es wird verwendet in Woodward's "ambiguity function", einer Signalverarbeitungsmethode für Radar-Anwendungen.