Stefan Bäumer, trainer
Diep in zijn hart is Stefan Bäumer een optiekfanaat. Hij heeft een grote passie voor lesgeven omdat hij graag kennis verspreidt en, zoals hij zegt, het houdt hem scherp. Met onverminderd enthousiasme geeft hij al jaren de optiektraining“Moderne optica voor optische ontwerpers” aan het High Tech Institute. De training is pittig – alle aspecten van optica komen aan bod – maar ook zeer waardevol, vertellen deelnemers hem na afloop.
Een van de leuke dingen van de optica, vindt Stefan Bäumer, is het visuele. “Als je in het laboratorium een opstelling maakt met een licht- of laserstraal en lenzen, kun je met je visitekaartje de straal volgen en zien wat ermee gebeurt en hoe het een beeld vormt. Ik vind het erg leuk dat je het effect meteen visueel kunt zien,” zegt hij enthousiast. Hij werkt graag in het veld omdat optica het hart van het optische (meet)systeem is en zowel de functies als de tolerantie van het systeem bepaalt.
“In de toekomst zullen we meer en meer evolueren naar end-to-end modellering,” zegt Stefan Bäumer, docent aan het High Tech Institute.
Bäumers ervaring met optica gaat ver terug. Al tijdens zijn master natuurkunde, die hij volgde aan de Washington State University, was er een link. Ook tijdens zijn PhD aan de Technische Universiteit van Berlijn was hij betrokken bij optica aan het Optisch Instituut.
Na zijn promotie begon Bäumer zijn carrière bij Philips in Eindhoven. Hier begon hij als optisch ontwerper bij CFT en later bij Philips High Tech Plastics. Daarna werkte hij acht jaar als senior optisch systeemontwerper bij Philips Applied Technologies en Philips Research. Na korte tijd, als senior principal engineer bij Philips Lighting, vroeg TNO hem of hij hun team wilde versterken. Dat deed hij graag; zo kon hij zijn licht opsteken bij een andere organisatie. Na een carrière van zeventien jaar bij Philips stapte hij over naar de optische groep bij TNO in Delft.
Bäumer werkt nu bijna acht jaar als senior optisch ontwerper bij TNO. Sinds 2015 maakt hij ook deel uit van de groep van principal scientists, die mede het technisch beleid bepalen. Als principal scientist is Bäumer medeverantwoordelijk voor de aansturing van het optisch onderzoek bij TNO.
Vooruitgang
Om te kunnen bepalen welke kant het op moet met TNO Optiek, is het zeker handig dat Bäumer al lang in het vak zit. Daardoor is hij goed op de hoogte van de ontwikkelingen. “Eigenlijk zijn er een aantal belangrijke ontwikkelingen die hebben geleid tot een sterke groei in de optica. De nauwkeurigheid waarmee je optische systemen kunt modelleren is enorm toegenomen. Ook de integratie met andere disciplines is sterk verbeterd. Daarnaast is het maken van optische elementen verbeterd, omdat de fabricagetechnologie enorme sprongen voorwaarts heeft gemaakt. Tot slot zijn er nu ook nabij-infrarode mogelijkheden voor detectoren en lichtbronnen, die bijvoorbeeld in medisch onderzoek worden gebruikt,” legt Bäumer uit.
Vergaande technologische ontwikkelingen op het gebied van het ontwerpen van optische systemen hebben de prestaties van allerlei simulatieprogramma’s de afgelopen jaren inderdaad aanzienlijk verbeterd. Ook de optica profiteert hiervan. “Vroeger werkte ik met vrij rudimentaire optische ontwerpprogramma’s waarmee je systemen kon modelleren en een lay-out kon maken. Er was nog veel handmatig werk,” zegt Bäumer. “Tegenwoordig kun je veel sneller en nauwkeuriger modelleren. Je kunt allerlei fenomenen in je simulaties opnemen, zoals nanostructuren en diffractie. Ook de integratie met andere disciplines zoals thermische disciplines, mechanica en de verbeterde communicatie tussen softwaresystemen van de verschillende disciplines hebben tot vooruitgang geleid.”
Zeker is dat de geavanceerdere productietechnologieën die nu beschikbaar zijn, de optische ontwikkelingen enorm hebben versneld. Dit is deels te danken aan draaibanken met een veel hogere precisie – met diamantdraaien kun je ongelooflijk nauwkeurige optische oppervlakken maken, inclusief vrije-vorm oppervlakken – en nieuwe technieken zoals magneto-reologische afwerking (MRF) en ion beam figuring (IBF). Met deze technieken kunnen opticiens optiek ontwerpen met veel betere specificaties. Dit heeft de afgelopen tien jaar ook geleid tot de opkomst van de vrije vorm optica. Deze tak van het vakgebied ontwerpt nieuwe optische elementen die geen translatie- of rotatiesymmetrie hebben over de optische as. Dit biedt ruimte voor betere prestaties, miniaturisatie en nieuwe optische functionaliteiten.
Stefan Bäumer: “Ik wil mijn studenten graag een goede optische basiskennis meegeven, waardoor ze een goede inschatting kunnen maken van wat er mogelijk is met optische systemen. En natuurlijk ook waar de grenzen van haalbaarheid liggen.” Foto: TNO.
'I mean that we are going to predict system performance, from source to detector, under all circumstances using high-performance computing, among other things, as is done with ray tracing via graphics cards.'
Bäumer voorspelt dat we in de toekomst steeds meer in de richting van end-to-end modellering zullen gaan. Bäumer: “Daarmee bedoel ik dat we de systeemprestaties, van bron tot detector, onder alle omstandigheden gaan voorspellen met behulp van onder andere high-performance computing, zoals dat gebeurt met ray tracing (berekenen hoe lichtstralen zich gedragen in het optische systeem, AB) via grafische kaarten. Dit is een techniek die ze al gebruiken in de filmindustrie, maar die ook steeds meer terrein wint in de wetenschap. Ik verwacht ook dat er meer aandacht zal komen voor computationele optica. Omdat er steeds meer rekenkracht beschikbaar komt, zullen er meer mogelijkheden zijn om een beter compromis te vinden tussen optische hardware en gegevensverwerking via software. Hierdoor zullen er andere keuzes worden gemaakt in optische systemen. Ook zullen nanogestructureerde oppervlakken en materialen steeds meer hun toepassing vinden in de optica. Voor optica in het algemeen zullen ontwikkelingen op het gebied van kwantum een heel nieuw domein ontsluiten.”
Totaaloverzicht
Met al zijn kennis over optische systemen en de ontwikkelingen op dit gebied kan Bäumer zijn studenten veel vertellen en laten zien tijdens de trainingen. De training‘Moderne optica voor optische ontwerpers‘ behandelt alle basisprincipes van optica. “Het is belangrijk voor cursisten om te begrijpen hoe dingen werken en welke principes erachter zitten. Hoe beïnvloeden elektromagnetische golven en diffractie optische systemen? Wat zijn de polarisatie-effecten? Deze vragen passeren allemaal de revue,” benadrukt Bäumer.
Het feit dat deze opleiding een overzicht geeft van het hele gebied van de optica maakt hem uniek. Er zijn echter veel specialistische optiekopleidingen, die inzoomen op een specifiek gebied zoals niet-lineaire optica of optisch ontwerp. Wat deze opleiding echter uniek maakt, is dat het hele domein van de optica aan bod komt. Een team van maar liefst zeven gekwalificeerde docenten, elk werkzaam op het gebied van optica en gespecialiseerd in een specifiek deelgebied, zorgt voor een kwalitatief hoogwaardige opleiding.
“Juist de breedte en de hoeveelheid huiswerk die studenten hebben, maakt het een zware opleiding. Maar dat huiswerk is de sleutel om vertrouwd te raken met de leerstof. Als ik na afloop met de studenten praat en ze vraag wat ze ervan vonden, zeggen ze dat het zwaar was, maar dat ze veel geleerd hebben,” benadrukt Bäumer. “De training is ook erg inspannend voor mij. Elke training vergt veel voorbereiding en er is veel nawerk, maar ik leer er ook elke keer weer van en dat houdt me scherp. Ik wil mijn studenten een goede optische basiskennis meegeven, waardoor ze een goede inschatting kunnen maken van wat er mogelijk is met optische systemen. En natuurlijk ook waar de grenzen van haalbaarheid liggen.”
Dit artikel is geschreven door Antoinette Brugman, freelance journalist en medewerker vanhet tijdschrift High-Tech Systems .
Recommendation by former participants
By the end of the training participants are asked to fill out an evaluation form. To the question: 'Would you recommend this training to others?' they responded with a 8.5 out of 10.
Blijf op de hoogte
Ontvang onze maandelijkse updates
