Neue Technologie ermöglicht präzise Steuerung von Strahlen im Terahertz-Bereich
Forschungsgruppe der Jade Hochschule entwickelt Computersimulation in Kooperationsprojekt
Wilhelmshaven. Die Steuerung von Strahlen im Terahertz (THz)-Bereich gewinnt zunehmend an Bedeutung für Anwendungen in der Kommunikation, etwa der 6G-Technologie. Aber auch in den Bereichen Sensorik und Bildgebung spielt THz eine zunehmende Rolle. Zu Beginn des Jahres startete an der Jade Hochschule das Projekt „Adaptive Optik für THz“, kurz: ADOPT. Unter der Teilprojektleitung von Prof. Dr. Tamara Bechtold kombinieren die beteiligten Wissenschaftler_innen unterschiedliche Computersimulationstechniken, die auf den Erkenntnissen des vorangegangenen Projektes „Kick and Catch“ aufbauen.
„Dass auch unser Folgeprojekt erneut von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird, macht uns sehr stolz – insbesondere deshalb, weil die Erfolgsquote der finanzierten Projekte von Hochschulen für angewandte Wissenschaften bei der DFG bei circa einem Prozent liegt“, freut sich Bechtold.
Insgesamt vier Forschungsgruppen vereinen ihre Expertise im neuen Projekt. Die Ruhr-Universität Bochum sowie die Universität Freiburg beschäftigen sich mit Mikroaktoren und sind verantwortlich für die Mikrosystemtechnik. Expertin für Regelungstechnik mit dem Schwerpunkt Nanopositionierung ist die Universität Augsburg. Die Professorin der Jade Hochschule Dr. Tamara Bechtold leitet die Forschungsgruppe für Modellierung und Simulation mechatronischer Systeme.
„Wir als Forschungsgruppe der Jade Hochschule tragen Computersimulationen bei. Damit helfen wir unseren Partnern beim Design-Prozess, weil wir, bevor etwas gebaut ist, schon berechnen können, wie es sich verhält. Das ist besonders bei Mikrosystemen hilfreich, weil es mehrere Monate dauert, sie zu bauen“, erklärt die Professorin für mechatronische Systeme.
Die Computersimulationen der Jade Hochschule ermöglichen es den Forschungspartnern, mit weniger Prototypen und kürzeren Bauzeiten auszukommen. Die Forschungsgruppe bringt ihre Expertise aber nicht nur in der Computersimulation ein, sondern auch bei der Modellordnungsreduktion. Hier werden sehr schnelle, aber trotzdem genaue Computermodelle erstellt, die teilweise um den Faktor 1.000 schneller rechnen als die normalen Computersimulationen. Durch diese schnellen Modelle kann der Aktor von ADOPT genauer und effizienter betrieben werden.
Das Ziel ist ein adaptiver Spiegel mit großem Sichtfeld und präziser Ablenkung für THz-Anwendungen. Dieser adaptiver THz-Spiegel besteht aus vielen Elementen, die alle einzeln angesteuert werden können. Ähnlich wie bei dem James-Webb-Weltraumteleskop kann der Spiegel auch im Nachhinein justiert werden. Dies ermöglicht eine synchrone Umlenkung und Refokussierung des THz-Strahls. Das Besondere an diesem Aktor ist seine Energieeffizienz, denn im Vergleich zu herkömmlichen Systemen verbraucht es keine Energie, um seine Einstellung beizubehalten.
„Terahertz-Strahlen sind deshalb attraktiv, weil sie wie Röntgenstrahlen in Dinge sozusagen reinschauen können, aber ungefährlich sind. Dadurch gibt es Anwendungen in der Medizintechnik, in der Sicherheitsindustrie, wie zum Beispiel bei einem Flughafenscanner oder auch in der Werkstoffprüfung. Zudem ist diese Strahlung ein Kandidat für den nächsten Mobilfunkstandard.“
Arwed Schütz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich Ingenieurwissenschaften
Hintergrund: Was sind Mikroaktoren?
Mikroaktoren sind miniaturisierte Wandlerelemente, die elektrische oder thermische Energie in mechanische Bewegungen umwandeln. Ein Beispiel für einen Aktor – allerdings deutlich größer – wäre ein Lautsprecher: Durch elektrische Energie bewegt sich die Membran und die Vibration erzeugt Schall, den man hört.
Zum Projekt
Das Forschungsprojekt ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Jade Hochschule, der Universitäten Freiburg und Augsburg sowie der Ruhr-Universität Bochum und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Der geförderte Anteil der Jade Hochschule liegt bei rund 240.000 Euro bei einem Gesamtprojektvolumen von 960.000 Euro. Das Projekt schließt an das abgeschlossene DFG-Projekt „Kick and Catch“ an.
