--- _id: '62167' abstract: - lang: eng text: Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung eines induktiv-basierten Lokalisierungsverfahrens mittels planarer Spulen, das auf magnetischer Kopplung beruht. Grundlage ist die elektromagnetische Induktion, bei der sich die entstehende Spannung proportional zur Gegeninduktivität verhält. Das Verfahren arbeitet im physikalischen Nahfeld und im Frequenzbereich von einigen kHz bis MHz, um eine effiziente Kopplung ohne Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zu gewährleisten. Im Vergleich zu etablierten Verfahren wie GPS oder Ultraschall zeigt die induktive Ortung Vorteile bei kurzer Reichweite, insbesondere durch hohe Genauigkeit im Zentimeterbereich und geringe Materialabhängigkeit. Zudem lässt sie sich in bestehende Technologien wie bei der drahtlosen Energieübertragung integrieren und durch Sensorfusion mit anderen Verfahren kombinieren. Zur Modellierung und Optimierung werden physikalische Eigenschaften von planaren Spulen und EM-Feldern analysiert und elektrische Ersatzschaltbilder eingesetzt. Die geometriebasierte Berechnung der Gegeninduktivität ermöglicht die Entwicklung und Bewertung geeigneter Ortungsalgorithmen. Stochastische Filterverfahren verbessern zusätzlich die Robustheit gegenüber Umgebungseinflüssen. Abschließend wird eine modulare Simulationsplattform vorgestellt, die als Grundlage für die Generierung von Trainingsdaten sowie zur Weiterentwicklung von Mess-, Ortungs- und Filtermethoden dient. - lang: eng text: This dissertation addresses the development of an inductively based localization method using planar coils, which relies on magnetic coupling. The underlying principle is electromagnetic induction, where the resulting voltage is proportional to the mutual inductance. The method operates in the physical near field and within a frequency range from a few kHz to MHz, ensuring efficient coupling without the propagation of electromagnetic waves. Compared to established methods such as GPS or ultrasound, inductive localization offers advantages at short range—particularly high accuracy in the centimeter range and low dependency on surrounding materials. Additionally, it can be integrated into existing technologies, such as wireless power transfer systems, and combined with other methods through sensor fusion. To support modeling and optimization, the physical properties of planar coils and electromagnetic fields are analyzed, and equivalent electrical circuit models are used. Geometry-based calculations of mutual inductance enable the development and evaluation of suitable localization algorithms. Stochastic filtering methods further enhance robustness against environmental influences. Finally, a modular simulation platform is presented, which serves as a foundation for generating training data as well as for the further development of measurement, localization, and filtering methods. author: - first_name: Sven full_name: Lange, Sven id: '38240' last_name: Lange orcid: '0009-0007-9150-2266 ' citation: ama: Lange S. Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme. Universitätsbibliothek Paderborn; 2025. doi:10.17619/UNIPB/1-2436 apa: Lange, S. (2025). Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme. Universitätsbibliothek Paderborn. https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2436 bibtex: '@book{Lange_2025, place={Paderborn}, title={Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme}, DOI={10.17619/UNIPB/1-2436}, publisher={Universitätsbibliothek Paderborn}, author={Lange, Sven}, year={2025} }' chicago: 'Lange, Sven. Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme. Paderborn: Universitätsbibliothek Paderborn, 2025. https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2436.' ieee: 'S. Lange, Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme. Paderborn: Universitätsbibliothek Paderborn, 2025.' mla: Lange, Sven. Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme. Universitätsbibliothek Paderborn, 2025, doi:10.17619/UNIPB/1-2436. short: S. Lange, Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme, Universitätsbibliothek Paderborn, Paderborn, 2025. date_created: 2025-11-12T10:06:39Z date_updated: 2025-11-12T10:15:29Z department: - _id: '59' - _id: '61' - _id: '485' doi: 10.17619/UNIPB/1-2436 language: - iso: ger main_file_link: - open_access: '1' url: https://digital.ub.uni-paderborn.de/hs/content/titleinfo/8122147 oa: '1' page: '247' place: Paderborn publication_status: published publisher: Universitätsbibliothek Paderborn status: public supervisor: - first_name: Jens full_name: Förstner, Jens id: '158' last_name: Förstner orcid: 0000-0001-7059-9862 - first_name: Marcus full_name: Stiemer, Marcus last_name: Stiemer title: Analyse und Modellierung eines induktiven Ortungsprozesses unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Wechselwirkungen planarer Spulensysteme type: dissertation user_id: '38240' year: '2025' ... --- _id: '30722' abstract: - lang: eng text: In dieser Arbeit wird die elektromagnetische Wellenausbreitung in integrierten optischen Wellenleitern mit Hilfe von halb analytischen und numerischen Simulationsmethoden untersucht. Im ersten Teil werden 2-D Si/SiO2-Wellenleiterkonfigurationen mit hohem Brechungsindexkontrast betrachtet. Die Strukturen werden mit halb geführten Wellen unter schrägen Ausbreitungswinkeln angeregt. Dadurch kann die Leistungsübertragung zu bestimmten ausgehenden Moden unterdrückt werden, wodurch vollständig verlustfreie Systeme entstehen. Zusätzlich dient die Anregung mit einem seitlich begrenzten, einfallenden Wellenbündel aus halb geführten Wellen dazu, praktisch relevantere 3-D Konfigurationen zu realisieren. Darüber hinaus wird eine schrittweise Winkelspektrum-Methode vorgestellt, die es ermöglicht, in Kombination mit voll vektoriellen 2-D Finite-Elemente-Lösungen für Teilprobleme mit geringerer Komplexität, die Wellenausbreitung in planaren, linsenförmigen Wellenleitern numerisch in drei Raumrichtungen zu berechnen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Ausbreitung in Wellenleiterstrukturen aus Lithiumniobat untersucht, welche für quantenoptische Effekte genutzt werden. Zur Detektion einzelner Photonen werden supraleitende Nanodrähte auf eindiffundierten Lithiumniobat Wellenleitern mit zusätzlicher Taperschicht aus Silizium betrachtet. Um die Wellenausbreitung in diesen 3-D Wellenleitern zu beschreiben, wird eine einseitig gerichtete Finite-Elemente „Modal Matching“ Methode eingeführt. Abschließend werden Rippenwellenleiter aus Lithiumniobat analysiert, die auf Siliziumdioxid Plattformen aufgebracht sind. Der Schwerpunkt liegt hier auf dem nichtlinearen „Parametric Down-Conversion“ Prozess, der für die Erzeugung verschränkter Photonen verwendet wird. - lang: eng text: In this work, the electromagnetic wave propagation in integrated optical waveguides is studied by using semi-analytical and numerical simulation methods. In the first part, 2-D high-index contrast Si/SiO2 dielectric slab waveguide configurations are investigated. The structures are excited with semi-guided waves at oblique angles of propagation. Due to this, power transfer to specific outgoing modes can be suppressed, resulting in completely lossless configurations. The excitation is further examined for incoming, laterally confined wave bundles of semi-guided waves to realize practically more relevant 3-D configurations. Additionally, a stepwise angular spectrum method in combination with full vectorial 2-D finite element solutions for subproblems of lower complexity to numerically simulate the wave propagation in full 3-D planar lens-like waveguides is presented. In the second part, the wave propagation in lithium niobate waveguide structures is examined, which are used for quantum optical effects. On the one hand, superconducting nanowires on titanium in-diffused lithium niobate waveguides with an additional tapered silicon layer are used for single photon detection. The wave propagation in these 3-D multiscale tapers is studied by introducing a unidirectional finite element modal matching method. On the other hand, lithium niobate rib waveguides on silicon dioxide platforms are analyzed, focusing on the nonlinear parametric down-conversion process used for the generation of entangled photons. author: - first_name: Lena full_name: Ebers, Lena id: '40428' last_name: Ebers citation: ama: Ebers L. Semi-Guided Waves in Integrated Optical Waveguide Structures.; 2022. doi:10.17619/UNIPB/1-1288 apa: Ebers, L. (2022). Semi-guided waves in integrated optical waveguide structures. https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1288 bibtex: '@book{Ebers_2022, title={Semi-guided waves in integrated optical waveguide structures}, DOI={10.17619/UNIPB/1-1288}, author={Ebers, Lena}, year={2022} }' chicago: Ebers, Lena. Semi-Guided Waves in Integrated Optical Waveguide Structures, 2022. https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1288. ieee: L. Ebers, Semi-guided waves in integrated optical waveguide structures. 2022. mla: Ebers, Lena. Semi-Guided Waves in Integrated Optical Waveguide Structures. 2022, doi:10.17619/UNIPB/1-1288. short: L. Ebers, Semi-Guided Waves in Integrated Optical Waveguide Structures, 2022. date_created: 2022-03-29T18:42:08Z date_updated: 2022-03-29T18:44:30Z department: - _id: '61' - _id: '230' doi: 10.17619/UNIPB/1-1288 keyword: - tet_topic_waveguide language: - iso: eng status: public supervisor: - first_name: Jens full_name: Förstner, Jens id: '158' last_name: Förstner orcid: 0000-0001-7059-9862 title: Semi-guided waves in integrated optical waveguide structures type: dissertation user_id: '158' year: '2022' ...