Eine mögliche Definition für Optical Engineering ist die Entwicklung und Produktion von optischen Systemen (z.B. Laser, Mikroskope, Smartphone Kameras, VR Brille, usw.). Der Ingenieur bzw. die Ingenieurin aus dem Fachgebiet Optical Engineering hat dabei ein tieferes Verständnis aus drei Kompetenzfeldern: Das erste Kompetenzfeld ist die Optoelektronik (manchmal aus Optronik oder Optotronik bzw. im englischen optoelectonics genannt). Hierbei beherrscht der/ die Ingenieur(in) neen den einzelnen optischen und elektronischen Komponenten eines Systems vor allem auch die Schnittstelle zwischen elektrischen und optischen Komponenten.

Das zweite Kompetenzfeld ist die Informatik bzw. Optoinformatik. Hierunter fällt also die Simulation am PC wie sich Licht in einem optischen System ausbreitet (z.B. wie kommt das Bild aus dem Smartphone über die Datenbrille in mein Auge). Auch gehört dazu die Entwicklung von Algorithmen und Software für die Bildverarbeitung (engl. Machine Vision), mit deren Hilfe Informationen aus einem Bild gewonnen werden können (z.B. die Distanz zu einem vorausfahrenden Auto in einem autonom fahrenden Fahrzeug). Das dritte Kompetenzfeld ist die Optomechanik bzw. die Mechatronik. Hierunter versteht man das interdisziplinäre Zusammenwirken der Optik mit der Mechanik, bzw. Elektronik und Informatik. Ein Beispiel hierzu wäre das Autofokus System einer Kamera: Das zunächst unscharfe Bild wird aufgenommen und über Algorithmen ausgewertet. Es erfolgt solange ein elektrisches Nachstellen der Objektivlinsen über entsprechende mechatronische Aktuatoren, bis letztendlich ein scharfes Bild aufgenommen werden kann.

Optische Systeme finden sich überall dort, wo die Eigenschaften des Lichts bewusst genutzt werden bzw. bei denen Licht wesentlich für die Funktionsweise des Geräts ist. Dies können z.B. optische Sensoren (Optosensoren) bzw. optoelektronische Sensoren sein, die in der Automobilherstellung verwendet werden um eine automatisierte Produktion zu ermöglichen. Hier werden z.B. fotoelektronische Sensoren für die Positionierung des Fahrgestells zum Laserschweißen eingesetzt.

Optische Systeme können dabei auch sehr komplex sein, wie z.B. Mikroskope die in der Medizin verwendet werden oder Lithographiesysteme zur Halbleiterherstellung. Weit verbreitet sind auch Roboterbasierte optische Messsysteme in der Industrie. Dort werden sie z.B. zur Volumenmessung von Abformungen verwendet. Optische Messverfahren finden sich auch in der Medizintechnik, z.B. bei der Vermessung der Wirbelsäulenstellung. Eine Integration optischer Messtechniken erfolgt auch in hoch spezialisierten Anwendungen wie z.B. der optoelektronischen Sortierung.

Ebenso finden sich Laser und Lasersysteme in der Materialbearbeitung (z.B. Laserlöten) oder der Augenheilkunde (z.B. Operation des "grauen Stars"/ Katarakt).

Auch im sog. Consumer Bereich findet sich "optical engineering". Von der "einfachen" Brille über die Smartphone Kamera bis hin zum hochwertigen Fotoobjektiv oder dem schnellen Internet über Glasfaserkabel (fiber optics). Dabei spielt der interdisziplinäre Charakter des Fachgebiets eine immer größere Rolle. Das Zusammenspiel von Optik, Informatik, Mechatronik und Elektronik ist für das optische System entscheidend. Dies zeigt sich von der Datenbrille (Virtual Reality, Augmented Reality) über das "smart home" bis hin zum Pflegeroboter.

  • Alle, die Spaß an einem interdisziplinären und fundieren Ingenieurstudium mitexzellenten Berufsaussichten haben: Die Nachfrage nach Optical Engineering Ingenieuren ist deutlich höher als das Angebot.
  • Alle, die es bei der Entscheidung für eine bestimmte Ingenieur-Disziplin schwer haben. Lieber Elektronik, Mechatronik, Physik, Optik oder Maschinenbau? Beim Studium Optical Engineering erhaltet ihr in al diesen Disziplinen eine fundierte Querschnittsausbildung. Im Hauptstudium (ab dem 4. Semester) entscheidet ihr euch dann, in welche Richtung ihr euch vertiefen wollt - z.B. Opto-Elektronik, Opto-Mechanik, Opto-Informatik, Lastertechnik usw.
  • Alle, die einen Studiengang mit einer starken Forschungseinrichtung und somit sehr gut ausgestatteten Laboren für die praktische Ausbildung suchen. Das an den Studiengang Optical Engineering angeschlossene Zentrum für optische Technologien ist ein international bekanntes und anerkanntes Forschungszentrum zum Fachgebiet. Unsere Absolventen werden für ihre Arbeiten in unseren Laboren international ausgezeichnet (z.B. Photonics West, San Francisco, USA).

Studierende des Studienganges Optical Engineering berichten hier über ihre Eindrücke des Studiengangs oder geben Ihnen Informationen rund um Themen, die mit Inhalten von Optical Engineering zu tun haben. Auch bei study check schreiben Studierende über Ihre Erfahrungen bei uns.

Licht in Theorie und Praxis

Katharina Bleicher

Katharina Bleicher (24) beschäftigt sich in ihrem Studium mit der Physik des Lichts sowie mit Optischen Technologien.

In die Optik – die „Lehre vom Sichtbaren“ – hat sich Katharina Bleicher bereits eingearbeitet, als sie nach dem Abi eine Berufsausbildung zur Augenoptikerin machte. Weil die 24-Jährige noch mehr Wissen erwerben wollte, begann sie in Aalen das derzeit nicht zulassungsbeschränkte Studium Optical Engineering. In den ersten zwei Semestern hat sie zunächst Mathe, Physik, Elektronik und Informatik gelernt. „Das sind die Grundlagen, auf denen die höheren Semester aufbauen.“ In diesen geht es zunächst um die Optik – wie wird Licht gebrochen, was unterscheidet einen Laserstrahl von anderen Lichtstrahlen? Zudem beschäftigen sich die Studierenden mit technischen Anwendungen für die Optoelektronik, lernen Displays und Touchscreens, Kameras oder Laser im Detail kennen und konstruieren Platinen oder Lampen. Außerdem üben sie, mit speziellen Computerprogrammen optische Systeme zu simulieren.

Ab dem vierten Semester können die Studierenden Schwerpunkte wählen. Die Studentin startet gerade ins sechste und vorletzte Semester. Im fünften hat sie ein Pflichtpraktikum gemacht und sich mit Operationsmikroskopen beschäftigt. „Das war richtig spannend.“ Weil ihr Interesse an dem Fach jetzt erst recht geweckt ist, wird sie sich danach für ein Masterstudium einschreiben. 

Manuel Rank

Was hat das Lichtschwert mit dem Studiengang Optical Engineering zu tun?
Diese und viele andere Fragen rund um das berühmt Lichtschwert aus den Star Wars Filmen beantwortet Manuel Rank, Absolvent der Studiengänge Bachelor Optical Engineering und Master Photonics an der Hochschule Aalen.

Wie ist denn die richtige Bezeichnung – Licht- oder Laserschwert?
In Büchern über Star Wars wird das Licht- bzw. Laserschwert oft mit einem Kristall als Quelle beschrieben. Bei modernen Lasern ist ebenfalls oft eine Art Kristall die Quelle, von daher ist die Bezeichnung Laserschwert naheliegend. Das Geräusch des Licht- / Laserschwerts in den Filmen zur Sternensaga spricht aber für ein Plasma, das mit der Luft wechselwirkt. Hohe Leistungsdichten können dafür sorgen, dass die Luft ionisiert wird und somit zu einem Plasma wird. Vielleicht müsste man auch den Begriff Plasmaschwert in Betracht ziehen.

Aber ist Licht denn überhaupt gefährlich?
Wie bei vielem ist die Dosis bzw. hier die Leistungsdichte entscheidend. In der Industrie werden Laser zum Schneiden dicker Bleche eingesetzt und sind hochgradig gefährlich für die menschliche Haut. Für die Augen ist Licht auch schon bei geringeren Leistungen gefährlich.

Gibt es denn ein echtes Lichtschwert, genau wie in den Star Wars Filmen?
Nein, ein echtes Lichtschwert gibt es bisher nicht. Ungeachtet der Probleme, den Lichtstrahl auf eine Länge zu begrenzen, gibt es auch noch keine passende Energiequelle, die so kompakt ist und dennoch über längere Zeit enorme Leistungen bereitstellen kann. Auch in der Zukunft wird eine Realisierung äußerst schwierig sein.

Was passiert denn, wenn Laser-/Lichtstrahlen aufeinander treffen?
Laser- oder Lichtstrahlen sind elektromagnetische Wellen und die durchdringen sich ungestört. Ein Aufeinanderprallen wie in den Star Wars-Filmen ist daher nicht möglich. Es sei denn, man betrachtet ein möglicherweise erzeugtes Plasma. Die Plasmen würden vermutlich miteinander wechselwirken, meiner Meinung nach aber ebenfalls ohne das charakteristische Aufeinanderprallen.

Gibt es noch andere optoelektronische „Effekte“ bei Star Wars?
Die Blasterschüsse in Star Wars sehen zwar so aus, als wären sie kurze Laserpulse. Misst man aber die Fluggeschwindigkeit der einzelnen Schüsse, so sind die Schüsse deutlich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit und somit keine Laserpulse. Ein Gefecht mit Laserpulsen in Lichtgeschwindigkeit sähe aber sicherlich nicht so beeindruckend aus.
Die gezeigten Hologramme als Kommunikationsvisualisierung sind aber bedingt schon möglich, wenn auch nicht so ausgereift. Eine Projektion von mehreren Seiten in einen kontrollierten Luftstrom erzeugt durch Streuung an den Partikeln im Luftstrom eine Art Hologramm.
Eine kleine Version eines Hologramms kann man sich aus härterer Kunststofffolie auch selbst basteln. Faltet man eine vierseitige Pyramide die auf der Spitze stehen kann, so kann man das Handydisplay mit einer App so leuchten lassen, dass quasi ein Objekt in der Mitte der Pyramide als Hologramm schwebt. Real sieht das Auge aber nur die Reflexion von einer der Pyramidenflächen. Diese Technik wird in aktuellen Autos auch als Heads-Up-Display eingesetzt.

Was erwartet einen Star Wars Fan im Studiengang Optical Engineering?
Jeder Star Wars-Begeisterte träumt natürlich davon die Entwicklung eines Lichtschwerts voran zu treiben. Tatsächlich aber gibt es viele aktuelle Themen, die entfernt von Star Wars inspiriert sein können.

Kann ich als Optical Engineer die Zukunft mitgestalten? Welche Zukunftstrends gibt es?
Gerade in der Beleuchtungsindustrie, sei es in Innenräumen oder natürlich am Auto oder sogar schon Fahrrad tut sich durch neueste LED-Technologien enorm viel. Aktuellste Leuchten können nicht nur Räume ausleuchten sondern dabei auch noch Daten ähnlich dem WLAN übertragen. Aber auch in der Sensorik gibt es große Fortschritte durch den Einsatz von immer empfindlicheren Empfängern oder besseren Lasern als Lichtquellen. Passend für Star Wars-Fans sind natürlich Weltraumanwendungen von Lasern und Empfängern unglaublich wichtig.

Was hat dir am Studium Optical Engineering am besten gefallen?
Mich hat am Studium vor allem die Vielfalt an Themen begeistert. Von Glasfaserdatenübertragung, Kameratechnik, Optik für Abbildungen (z.B. Fotoobjektiv) über Lasertechnik und die Anwendung von Laser zur Materialbearbeitung als auch Elektronik für Sensoren und weiteren Themen erlangt man im Studiengang Optical Engineering ein breites Wissen mit enorm vielen Anwendungsmöglichkeiten.

Würdest du dich wieder für das Studium Optical Engineering entscheiden?
Ich würde mich auf jeden Fall nochmal für das Studium Optical Engineering entscheiden. Die Themen interessieren mich nach wie vor sehr und werden vom Studiengang sehr gut abgedeckt. Die Studienatmosphäre mit dem problemlosen Kontakt zu den Professoren hat mir super gefallen und ist laut Erzählungen von Studenten an Universitäten so nicht üblich.

Thomas Tischler

Warum hast du dich für das Studium Optical Engineering entschieden?
Ich selber habe zuerst ein Studium in der reinen Elektronik-Richtung begonnen, wollte mich aber nicht nur darauf fixieren und flexibler ausgebildet werden. Bei einer Informationsveranstaltung der Hochschule Aalen bin ich dann auf den Studiengang Optical Engineering, mit seiner Vielseitigkeit und der Präsens im Alltag sowie den vielen interessanten Themen aufmerksam geworden und habe dann gewechselt. Die Optoelektronik kombiniert die Elektronik mit der Optik, und ist schlussendlich genau das richtige für mich.

Kannst du das Studium Optical Engineering weiterempfehlen?
Ich kann den Studiengang sehr weiterempfehlen. Die Thematik ist sehr interessant und es gibt noch einiges zu entdecken. Das Klima im Studiengang ist sehr gut, die Professoren sind jederzeit ansprechbar und nehmen sich für jeden Studenten Zeit. Auch besteht unter den Studenten ein guter Zusammenhalt, da viel in Gruppenarbeiten in Laboren zusätzlich zur Vorlesung erarbeitet wird. Ebenfalls nennenswert ist, dass die Arbeitsmarktsituation sehr gut aussieht.

Was sollte ein Abiturient des Rosenstein-Gymnasium für das Studium mitbringen?
Die wichtigsten Eigenschaften sind einerseits ein großes Interesse an der Technik und Naturwissenschaft, sowie Lernbereitschaft. Es ist nicht so wichtig welche Kurse man in der Oberstufe gewählt hat, wobei Physik 4-Stündig wahrscheinlich hilfreich wäre. Ich selbst habe Biologie und Chemie in der Oberstufe gewählt.

Christoph Maier (22) erforscht im Studiengang Optical Engineering die Eigenschaften des Lichts – und wie man sich diese zunutze machen kann.

Optical Engineering klingen zunächst nach einer ganz speziellen Nische, doch Christoph Maier hat in seinem Bachelorstudium an der Hochschule Aalen schon vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von Lichtstrahlen kennengelernt. „Mit Licht kann man zum Beispiel Objekte vermessen oder in der Biomedizin Heilverfahren entwickeln“, erläutert der 22-Jährige. In den ersten drei Semestern werden die Grundlagen in Mathematik, Informatik, Elektronik und Physik vermittelt, die für die Optoelektronik wichtig sind. Christoph Maier nennt ein paar Beispiele: „Licht ist der sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung, mithilfe der Informatik werden etwa Bilddaten verarbeitet, und in der Physik haben wir Fachwissen über Optik vermittelt bekommen.“

Schon ab dem ersten Semester lernen die Studierenden die praktische Arbeit im Labor kennen. Im späteren Studienverlauf können sie dann Schwerpunkte setzen und sich zum Beispiel für optische und elektronische Systeme oder Laser- und Biomedizin entscheiden. Insgesamt umfasst das Studium sieben Semester, wobei eines als Praxissemester konzipiert ist und zudem eine Projektarbeit angefertigt werden muss. Christoph Maier studiert mittlerweile im fünften Semester. Da ein Hochschulprojekt zum „International Year of Light“ in sein Studium fiel, hat er seine Projektarbeit vorgezogen und daran mitgewirkt: Für die Stadt Aalen wurden verschiedene Lichtszenarien entworfen. Für das Praxissemester zieht es ihn nach Brasilien, wo er für ein deutsches Unternehmen arbeiten wird.


Laserentwicklung oder Medizintechnik - hier möchte ich später gerne arbeiten!

Optical Engineer Student Mathis Piper berichtet warum er sich für dieses Studium entschieden hat.


Was hat Sie dazu bewegt, sich für diesen Studiengang zu entscheiden?

Das Interesse an den optischen Technologien und das breite Vorlesungsangebot.

Welche Fähigkeiten/Voraussetzungen sollte man für diesen Studiengang mitbringen?

Ein naturwissenschaftliches sowie technisches Interesse und die Bereitschaft selbständig zu lernen.

Warum würden Sie genau diesen Studiengang empfehlen?

Die Studenten werden gut betreut und die Themen sind sehr innovativ.

Wie würden Sie den Studiengang in drei Worten beschreiben?

Innovativ, Zukunftssicher und lehrreich

Haben Sie sich schon für einen Studienschwerpunkt entschieden und warum?

Ich habe mich für den Studienschwerpunkt Laser und Biomedizin entschieden, da das Anwendungsgebiet der Lasertechnik sehr groß ist und die Biomedizin ein spannendes Gebiet ist.

In welcher Branchen möchten Sie später arbeiten?

Entsprechend meiner Vertiefungsrichtung möchte ich später gerne entweder in der Laserentwicklung oder in der Medizintechnik arbeiten.

Das Bachelor Studium Optical Engineering an der Hochschule Aalen geht aus dem ehemaligen Studiengang Optoelektronik der Hochschule Aalen hervor. Im Grundstudium werden zunächst alle wesentlichen interdisziplinären Kompetenzen aus den Bereichen Optik, Elektronik, Physik, Mathematik, Informatik und Mechatronik vermittelt. Im Hauptstudium erfolgt dann die Spezialisierung der zukünftigen Ingenieurin bzw. des zukünftigen Ingenieurs. So können Vertiefungsfächer aus dem Bereich optische Systeme gewählt werden. Hierzu gehören Vorlesungen wie z.B. Lichttechnik, Lasertechnik oder optische Kommunikation. Es können auch Wahlfächer aus dem Bereich der digitalen Optik belegt werden – hierzu gehört beispielsweise das Optik Design oder die Bildverarbeitung.

Wichtig ist hierbei auch die praktische Ausbildung. Neben einem Praktikum in den Laboren der Hochschule gehört hierzu auch ein praktisches Studiensemester. Dieses kann in den Forschungslaboren des Zentrums für optische Technologien der HS Aalen Zentrum für Optische Technologien oder bei den Industriepartnern durchgeführt werden. Auch ist mit ausgewählten Industriepartnern oder direkt am Forschungszentrum des Studiengangs ein Duales Studium in Form einer „vertieften Praxis“ bzw. als "forschungsintegriertes Studium" möglich.

Aufgrund der exzellenten Berufsaussichten kann nach dem Bachelor direkt in ein Industrieunternehmen gewechselt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit im Anschluss an den Bachelor den Master of Science in „Applied Photonics“ zu absolvieren, bzw. daran anschließend eine Promotion z.B. am Zentrum für optische Technologien der HS Aalen durchzuführen.

Das Ende eines jeden Semesters schließt mit einer Prüfung, der sog. Klausur, ab. Diese kann entweder mündlich oder schriftlich verlaufen. Eine schriftliche Prüfung gibt es in verschiedenen Varianten – von Multiple Choice, über die Beantwortung von Fragen bis zur Ausarbeitung eines Konzepts. Bei einer mündlichen Prüfung stehen Sie in direkter Diskussion mit ihren Prüfern. Jede Form der Prüfung benötigt ihre eigene Art und Weise der Vorbereitung. Grundsätzlich gilt natürlich bei beiden Formen, den in der Vorlesung vermittelten Stoff zu beherrschen. Die Art der Wiedergrabe während der Prüfung ist jedoch von der Prüfungsform abhängig und sollte ebenfalls eingeübt werden. Stehen Sie z.B. vor einer mündlichen Prüfung, sollten sie diese unbedingt vorab mit ihren Kommiliton(inn)en üben.

Eine gute Vorbereitung auf die Prüfung beginnt natürlich schon während des Semesters. Sie erhalten von den Dozenten oftmals Übungen bzw. Übungsfragen, die sie während des Semesters bearbeiten sollen. Aber nicht nur diese Fragen stellen eine gute Vorbereitung dar, sondern auch ihre Mitschrift zur Vorlesung bzw. das Skript (z.B. ihr Optoelektronik Skript). Eine gute Aufbereitung des Skripts ist die Erstellung von Karteikarten, auf denen Sie das wesentliche zusammenfassen. Dadurch beschäftigen Sie sich nochmals intensiv mit dem Stoff, denn Sie müssen Relevantes von weniger relevanten trennen.
Gerade im ingenieurwissenschaftlichen Bereich ist es außerdem wesentlich, dass Sie Formeln verstehen. Mathematische Formeln beschreiben einen physikalischen / ingenieurwissenschaftlichen Sachverhalt sehr kompakt. Erstellen Sie sich eine eigene Formelsammlung und versuchen Sie die Zusammenhänge mit ihren eigenen Worten zu beschreiben. Auch hier gilt es wieder, eine geschickte Zusammenfassung des Stoffes zu erhalten, welches Sie dann gut lernen können. Bedenken Sie dabei, dass in der Prüfung i.d.R. nicht „auswendig gelerntes“ abgefragt wird, sondern dass Sie in der Lage sein müssen „Transfers“ herzustellen. Ein gute Übungsvariante dazu, ist ein Quiz zur Vorlesung zu erstellen, welches Sie mit ihren Kommiliton(inn)en „spielen“. Stellen Sie sich z.B. wechselseitig Fragen zur Vorlesung und spielen Sie dabei „Galgenmännchen“.
Um ein tieferes Verständnis des Vorlesungsstoffes zu bekommen hilft natürlich auch weiterführende Literatur. Wissen aus der einschlägigen Literatur kann vor allem bei mündlichen Prüfungen gut eingebracht werden. Es findet sich z.B. gute Literatur zum Thema Optical Systems Engineering (Buch), Optical Design oder Optical Engineering allgemein. Diese helfen Ihnen ein breites Verständnis für ihr Studienfach zu bekommen. Oftmals haben Sie auch über ihre Bücherei die Möglichkeit diese Bücher als PDF herunterzuladen.
Letztendlich sollten Sie natürlich auch versuchen, Altklausuren zu bekommen. Mit einer Altklausur können Sie sich auch auf Ihren Prüfer einstellen. Sie lernen den Fragestil kennen und identifizieren dadurch auch wesentliche Prüfungsthemen.

Das OE Magazin und was Optical Engineering (Photonik) ist

hier finden Sie weitere Anwendungsbeispiele für Optical Engineering (Photonik)

hier können Sie sich beim Fachverband Photonik über die Optische Industrie informieren 

hier sehen Sie einen Film, weshalb Optical Engineering für den Klimaschutz wichtig ist