Lehrstuhl für Hochfrequenzsysteme in der Kommunikationstechnik

European Research Council

ERC Advanced Grant

Förderkennzeichen: ERC-2020-ADG 101019972

Projektnehmer:

  • Pfeiffer, Ullrich, Prof. Dr. rer. nat.
    Lehrstuhl für Hochfrequenzsysteme in der Kommunikationstechnik
    Bergische Universität Wuppertal

Projektbeschreibung:

Der Terahertz-Frequenzbereich (THz) gilt weithin als der anspruchsvollste und am wenigsten entwickelte Frequenzbereich, da es an Technologien fehlt, die den Übergangsbereich zwischen Mikrowellen (unter 100 GHz) und Optik (über 10 000 GHz) wirksam überbrücken. Obwohl sich die THz-Strahlung hervorragend für die Materialidentifizierung und als sichere Alternative zu Röntgenstrahlen für die Erstellung hochauflösender Bilder aus dem Inneren undurchsichtiger Objekte eignen würde, ist zunächst ein grundlegend neuer Ansatz erforderlich, um neuartige Geräte und Techniken zu entwickeln.

Das so genannte "Lichtfeld", das wegen seiner Komplexität selten beachtet wird, besteht aus allen Lichtstrahlen im 3-D-Raum, die durch jeden Punkt und in jede Richtung fließen. Eine Lichtfeldkamera erfasst also nicht nur Farbe und Helligkeit wie ein 2-D-Bildsensor, sondern auch die Richtung/Winkel aller Lichtstrahlen, die auf den Sensor treffen. Das Schöne an diesen räumlichen Richtungsinformationen ist, dass man damit versteckte Objekte lokalisieren und ihre verdeckte dreidimensionale Form berechnen kann. Wo ist also der Haken? Für praktische Zwecke ist die natürliche THz-Strahlung der Umgebung viel zu schwach, und THz-Lichtfelder müssen künstlich erzeugt werden.

Hier schlage ich einen innovativen Weg vor, der auf massiv skalierte THz- Quellen- und Detektor-Arrays aufbaut und die Wissenschaft der Lichtfelder für 3-D Bildgebung ausnutzt. Ausgehend von neuartigen THz-Quellen-Arrays erzeuge ich die fehlenden zeitlich modulierten Lichtfelder direkt an der Quelle und untersuche die Theorie, Architektur und Algorithmen eines THz- Lichtfeldsystems, inklusive Beugung, einschließt. Dies wird mit innovativen integrierten THz-Schaltungen kombiniert, um Echtzeit-THz-Lichtfeldkomponenten zu erforschen. Obwohl die weitreichenden Ziele aufgrund der Komplexität des Ansatzes, ein hohes Risiko bergen, wird dies neue Wertschöpfungsketten für die Wissenschaft und Weltwirtschaft schaffen.

Informationen

Laufzeit:
Oct. 2021 - Sep. 2026

Drittmittelgeber:
H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)

Gesamt Budget
2.477.947,00 €

Schlagworte
Terahertz (THz) technology, electronics, integrated circuits, silicon process technology,
THz camera, THz transmitter/receiver arrays, see- through imaging, light-field, plenoptics,
computational imaging, 3-D imaging, MIMO

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