Training ‘Toegepaste optica’ verlegt focus naar demo’s en experimenten

Gepubliceerd op: 05 december 2018

Auteur:

René Raaijmakers

Technisch schrijver, auteur, algemeen directeur

Lees meer over René Raaijmakers

Expert:

Dr. Jean Schleipen

Trainer

Lees meer over Jean Schleipen

Deel

---

Experts van TNO en trainers van T2prof leggen de laatste hand aan de vernieuwde opleidingen ‘Toegepaste optica’ die in februari van start gaan in Delft en Eindhoven. De focus verschuift. De harde wiskunde neemt af en maakt plaats voor demo’s en praktijkexperimenten.

De cursus‘Toegepaste optica‘ van T2prof is afkomstig van het Philips Centrum voor Technische Opleidingen. High Tech Institute lanceert de cursus in een exclusieve samenwerking met T2prof. De eerste editie dateert uit 2003. Kort daarvoor had ASML bij Philips CTT aangegeven behoefte te hebben aan een cursus om elektronici, werktuigbouwkundigen en chemici een beter begrip te geven van de optische R&D-wereld waarin zij moeten opereren.

Het idee achter het verzoek van ASML was om Babylonische spraakverwarring binnen onderzoeksprojecten te voorkomen. Als niet-optische ingenieurs meer zouden weten over lenzen, reflectie, breking, collimatoren, lasers en dergelijke, zouden ze effectiever kunnen samenwerken met optische specialisten binnen het bedrijf. Dit maakt deel uit van een groeiende trend in de hightechwereld. Bedrijven halen hun innovatieve kracht steeds minder uit individuen en steeds meer uit multidisciplinaire teams. Als mensen in staat zijn om efficiënter samen te werken, komt dat de ontwikkeling en innovatiekracht weer ten goede.

Experts van TNO en trainers van T2prof zijn de afgelopen maanden bezig geweest met het updaten van de training om de inhoud meer in lijn te brengen met de laatste technologische ontwikkelingen. De meeste moeilijke wiskunde is verdwenen. Hierdoor is er ruimte gekomen voor meer praktische zaken zoals optische systemen, aberratiecorrectie en de interactie tussen licht en materie. De training wordt zowel in Eindhoven als in Delft (TNO) gegeven.

Ook voor de TNO-opleiding in Delft geldt een nieuw rooster. In Eindhoven is de opleiding verspreid over zestien middagsessies voor een periode van acht maanden. In Delft worden dat acht middag- en avondsessies, verspreid over zestien weken. De opleiding staat bekend als uitdagend, maar werd de afgelopen jaren door de deelnemers gemiddeld met meer dan een 8 op een schaal van 10 gewaardeerd.

De cursus ‘Toegepaste optica’ in Delft wordt op verzoek georganiseerd (acht sessies, zowel ’s middags als ’s avonds). Ook staat de inschrijving open voor de cursus ‘Toegepaste optica’, die twee keer per jaar start in Eindhoven (vijftien middagen).

Historische bagage

Er zijn normaal gesproken twee soorten cursisten, zegt Jean Schleipen, die al vier jaar een van de drie trainers is van de cursus ‘Toegepaste Optica’. De ene helft maakt zich de inhoud gemakkelijk eigen en gaat meteen aan de slag met de wiskunde en het huiswerk. Zij willen het vak onder de knie krijgen. Anderen hebben meer behoefte aan een totaalbeeld. Denk aan marketingmensen die het genoeg vinden om ongeveer op de hoogte te zijn van alle optische gebieden. Mijn doel is om, naast het overdragen van kennis, alle deelnemers te boeien en enthousiasmeren voor ons mooie en belangrijke vakgebied.

Om de inhoud te laten beklijven en in een bredere context te plaatsen, vindt Schleipen het essentieel om studenten zowel historische bagage als diepere achtergrondinformatie mee te geven. We kunnen niet-optische ingenieurs niet alle formules en wiskundige achtergrond leren. Maar het is wel nuttig als ze weten waar deze berekeningen vandaan komen. Als ze weten dat Ampère, Coulomb en Faraday in de achttiende en negentiende eeuw ontdekkingen deden op het gebied van elektriciteit en magnetisme en dat er daarna een geniale natuurkundige kwam, James Maxwell, een natuurkundige die in staat was om elektromagnetische krachten wiskundig te beschrijven. En dat toen deze natuurkundige aan het goochelen was met zijn formules, alle stukjes van de puzzel op hun plaats vielen en er een nieuwe natuurkundige constante uitviel die sterk leek op de lichtsnelheid zoals die toen gemeten werd. Hij voelde dat er een verband moest zijn. De vergelijkingen van Maxwell vormen nog steeds de basis van de moderne optica.

Aan het einde van de negentiende eeuw, vervolgt Schleipen, ontdekte Hertz het foto-elektrisch effect, gevolgd door de opkomst van de kwantummechanica aan het begin van de twintigste eeuw.’ Nieuwe inzichten ontdekten dat deeltjes, zoals elektronen, beschreven konden worden als massa en als golf. Omgekeerd kon licht zich zowel als golf als deeltje gedragen. Studenten vertellen me dat ze dit soort kennis waarderen.

Schleipen wil ook achtergrondinformatie geven bij het uitleggen van optisch-fysische verschijnselen. Als je een lens gebruikt om een laserstraal scherp te stellen, dan heeft de spot een eindige breedte. Maar waarom? Dan kun je aangeven dat het komt door diffractie en/of lichtbreking. Maar ik wil ook dat leerlingen de oorzaak van dit verschijnsel begrijpen. Dat het bij het golfkarakter van licht hoort. Ik ben er vast van overtuigd dat dit helpt om begrip te creëren.’

In de nieuwe training, ontwikkeld in samenwerking met TNO, heeft Schleipen meer ruimte gemaakt voor demo’s. Zijn ervaring is dat kleine demonstraties heel verhelderend kunnen zijn. ‘In een eenvoudige praktische demo laat ik studenten de afstand tussen de tracks van een cd, dvd of Blu-ray disc bepalen. We schijnen met een laser op een dvd, de studenten meten de hoeken van de gebroken stralen, gewoon met een meetlint. En jeetje: echt tot op minder dan een tiende micrometer nauwkeurig!’ Hij lacht.”Zo’n test duurt tien minuten, iedereen is wakker en kan door naar de volgende module.”

Tijdens de cursus komen ook interessante natuurverschijnselen aan bod. ‘Waarom zien we een regenboog, waarom zijn het er soms twee en waarom zijn de kleuren van deze twee bogen omgekeerd?’

Een stabiele discipline

In ons land kan optische technologie zich verheugen op hernieuwde aandacht. Zo publiceerde de topsector High Tech Systemen & Materialen afgelopen juli de Nationale Agenda Fotonica en werden in 2018 forse subsidies voor fotonische chips toegekend. Schleipen reageert echter vrij neutraal op de vraag of we te maken hebben met een renaissance van zijn vakgebied. We spelen het spel zeker mee, maar op het gebied van optica zijn we een klein land, bijvoorbeeld in vergelijking met Duitsland. Natuurlijk hebben we ASML en Signify en enkele tientallen kleine en middelgrote bedrijven die het heel goed doen op het gebied van fotonica, maar zeker geen honderden, zoals bij onze oosterburen.’

Met deze uitspraak wil Schleipen optica niet bagatelliseren. Het is vooral een heel stabiel vakgebied omdat het een basis biedt voor een zeer breed scala aan onderwerpen met veel toepassingsgebieden. Je vindt optische technologie in metrologie, sensoren, inspectie, veiligheid, datacommunicatie, beeldvorming, in de auto-industrie en in de biomedische en biowetenschappen.’

De nieuwe cursus speelt ook in op recente ontwikkelingen op het gebied van optische verschijnselen en instrumentatie. Om een voorbeeld te geven: Imec in Leuven ontwikkelde enkele jaren geleden een nieuwe cmos-beeldsensor waarin een groot aantal minuscule spectrale filters geïntegreerd zijn. Deze compacte en potentieel goedkope hyperspectrale sensoren hebben nu hun weg gevonden naar een hele reeks nieuwe toepassingen in de gezondheidszorg.

Het optische vakgebied is zelfs zo breed dat niet alle deelgebieden in zestien modules van drie uur behandeld kunnen worden. We zouden gemakkelijk nog vier modules kunnen toevoegen, maar we moeten ergens stoppen. We behandelen geen life sciences en biomedische technologie, maar de basisprincipes komen voldoende aan bod. En bovenal: studenten ervaren de stof nu zelf doordat ze fysiek aan de knoppen kunnen draaien tijdens de wekelijkse practica. Na de cursus zijn de deelnemers voldoende toegerust, in alle teams waar de discussies over optica de diepte ingaan. En thuis kunnen ze haarfijn uitleggen waar de kleuren van een regenboog vandaan komen.’

Dit artikel is geschreven door René Raaijmakers, tech-redacteur van Bits&Chips.