Forschungsfelder
Die Professur MST ist in vier Forschungsbereiche unterteilt:
A) Laseroptische Verfahren zur Messung komplexer Strömungen
Strömungsvorgänge in der Natur und Technik umfassen eine Vielzahl von interessanten Phänomenen. An der Professur MST werden neuartige Strömungsmessverfahren untersucht, mit denen spannende Anwendungen zur Strömungsmechanik erschlossen werden können. Beispiele sind die präzise Vermessung von Scherschichten oder Einspritzvorgängen, die Mikro- und Nanofluidik sowie Strömungen im Bereich der Biomedizin. Interferometrische und spektroskopische Verfahren kommen für die Schall- und Verbrennungsmessung zum Einsatz.
B) Adaptive computergestützte Endoskopiesysteme
Bestehende mikroendoskopische Systeme sind durch die Nutzung von Linsensystemen im Messkopf in ihrer minimalen Größe beschränkt und auf 2D-Abbildungen limitiert.
An der MST werden neuartige linsenlose 3D-Endoskopiesysteme mit Durchmessern unter 500 µm grundlegend untersucht, mit Industriepartnern realisiert und bei Forschungspartnern beispielsweise in der Optogenetik und Hirntumordiagnostik angewandt. Hierfür werden Methoden aus der digitalen Holographie zur In-vivo-Kalibrierung, der adaptiven Optik, der Ultrakurzpulslasertechnik, der Speckle-Messtechnik und digitalen Signalverarbeitung mittels Deep Learning angewendet.
C) Ultraschallbasierte Verfahren zur Untersuchung von mehrdimensionalen Strömungen opaker Medien
In einer Vielzahl von industriellen Anwendungen spielen Strömungen flüssiger Metalle eine zentrale Rolle. Liegen dabei magnetische Felder vor, kommt es zu komplexen Wechselwirkungen zwischen Strömung und Magnetfeld (Magnetohydrodynamik). Durch Modellexperimente mit niedrigschmelzenden Metallen können solche Prozesse nachgebildet und verstanden werden. An der Professur MST werden 3D-Ultraschall-Messverfahren entwickelt, mit denen die dort auftretenden komplexen Strömungen volumetrisch und mit hoher Bildrate erfasst werden können. Dazu kommen spezielle Ultraschall-Arrays und -Phased-Arrays zum Einsatz. Einhergehend mit numerischer Simulation werden die Kristallzuchtprozesse von Silizium untersucht, womit Aufschlüsse für die Realisierung von verbesserten Solarzellen gewonnen werden können.
D) Adaptive Lasersysteme für die Biomedizin.
Störungen bei der Lichtausbreitung können optische Messungen dramatisch verschlechtern oder sogar vollständig verhindern. Beispiele sind fluktuierende Oberflächen von Flüssigkeiten oder Licht streuendes biologisches Gewebe. Mit der Verfügbarkeit moderner adaptiver Optiken, wie deformierbaren Spiegeln und Flüssigkristallmodulatoren besteht die Möglichkeit, solche Lichtverzerrungen zu korrigieren. An der Professur MST wird erforscht, welche Methoden, Regelungsstrategien und Komponenten in optische Messverfahren implementiert werden können, um Messungen auch in Anwesenheit starker Störungen oder tief in biologischem Gewebe zu erlauben.