Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
forskningsingeniøren bloghoved

Nyt job, samme ligninger

Efter mit ph.d.-forsvar på DTU i december er min ph.d.-afhandling nu sendt til tryk, og mit kontor og skrivebord på DTU er ryddet og klar til næste levende billede. Ligeledes har jeg lavet aftaler med kolleger og vejledere ang. uafsluttede projekter, og i alle tilfælde er min "gæld" nede på feedback til manuskripter eller nogle få simple beregninger.

Jeg er således klar til den næste udfordring, og som læsere af min blog vil vide, gjorde jeg mig allerede for længe siden en del tanker om, hvad denne næste udfordring skulle være. Jeg følte mig ikke dengang - og ej heller nu - færdig med forskning og videnskab, men heller ikke overbevist om, at jeg ville blive i akademisk forskning.

På den baggrund var en blanding af teknologi, forskning, industri og videnskab en attraktiv kombination. Og efter at have kigget mange steder - både inden for og uden for Danmarks grænser - faldt jeg over netop dette.

Jeg startede i denne uge som forskningsingeniør hos virksomheden TICRA i København.

Antenner og rumteknologi

Som Ingeniøren- og ing.dk-læsere vil vide, beskæftiger TICRA sig med antenner til brug i rummet, f.eks. til kommunikation med satellitter. Virksomheden har igennem mere end 40 år leveret beregningsmetoder og software til design af sådanne antenner, og produkterne tæller i dag mere end en håndfuld specialiserede software til netop disse formål.

Det utrænede øje vil formentlig undres over, hvad en ingeniør og ph.d. i nanofotonik kan bidrage med i en sådan virksomhed. Og hertil ville alle ingeniører - håber jeg; i hvert fald alle uddannet i DTUs tredje kvadrant - kunne svare, at ligningerne er de samme. I begge tilfælde - kontrol med lys i mikro- og nanoteknologiske komponenter samt kommunikation med satellitantenner - er der tale om elektromagnetiske bølger - som (blandt mange andre fænomener!) er beskrevet af Maxwells ligninger.

Illustration: Privatfoto

Samme løsninger ved alle længdeskalaer

Maxwells ligninger har den specielle egenskab, at de er skaleringsinvariante. Dvs. hvis vi ændrer bølgelængden og størrelsen af den struktur, vi arbejder på, med den samme faktor, vil løsningerne - de elektromagnetiske felter - være de samme i begge tilfælde. Der er ingen indre længdeskalaer i Maxwells ligninger.

Så at løse Maxwells ligninger ved en bølgelængde på 1000 nm i en struktur med en længdeskala på 250 nm er præcis det samme som at løse Maxwells ligninger ved en bølgelængde på 10 mm i en struktur med en længdeskala på 2,5 mm. Skaleringsfaktoren er her 10.000.

...Næsten: Metallers elektromagnetiske egenskaber

Hvis vi udover Maxwells ligninger blander materialeegenskaber ind i billedet - hvilket vi stort set altid gør igennem de såkaldte konstitutive relationer - ændrer billedet sig en anelse. De konstitutive parametre - permittiviteten og permeabiliteten - er mål for, hvordan det enkelte materiale reagerer på elektromagnetiske bølger, og disse parametre har forskellige værdier for forskellige materialer og ved forskellige bølgelængder. Eksempelvis reagerer plastik og metal forskelligt i en mikroovn, hvilket er et simpelt eksempel på de omtalte materialeegenskaber.

At de konstitutive parametre kan afhænge af bølgelængden betyder, at Maxwells ligninger kombineret med sådanne bølgelængdeafhængige materialeegenskaber indeholder ydre længdeskalaer. Dvs. så kan løsningerne ikke nødvendigvis bare blindt oversættes fra én længdeskala (f.eks. 1000 nm) til en anden længdeskala (f.eks. 10 mm).

Denne effekt er mest udtalt for de mest bølgelængdeafhængige materialer - metaller. Ved lave frekvenser - som f.eks. bruges til kommunikation med satellitantenner - er metaller perfekte ledere med (i teorien) uendelig ledningsevne, mens de ved højere frekvenser - f.eks. i den synlige del af spektret - ikke er perfekte ledere. Opførslen af metaller ved høje frekvenser er bl.a. grundlaget for det meget aktive forskningsområde plasmonics.

Lang historie kort: Metaller er i mit nye job perfekte ledere, hvilket simplificerer den elektromagnetiske analyse.

Præcis beskrivelse af antennens fjernfelt

Idet modtageren af den information, som antennen udsender, typisk befinder sig langt fra antennen (målt i enheder af bølgelængden), er et kritisk aspekt i at beskrive opførslen matematisk og med computersimuleringer en præcis beskrivelse af antennens fjernfelt. Så kritisk at man typisk opbygger løsningen af antennens karakteristika omkring en præcis beskrivelse af fjernfeltet ved brug af integralligningformuleringer af Maxwells ligninger.

Denne tilgang har jeg en smule erfaring med, men i det meste af mit ph.d.-arbejde har vi behandlet fjernfeltsbeskrivelsen vha. absorberende grænsebetingelser.

Approksimative, men præcise beregningsmetoder

Endelig benyttes der i elektromagnetisk antenneanalyse ofte en række approksimative, men præcise beregningsmetoder - bl.a. Physical Optics, Geometrical Optics og Geometrical Theory of Diffraction. Disse står i kontrast til "full-wave"-løsninger, som jeg tidligere har arbejdet med.

Jeg har, på et overordnet og konceptuelt plan, hørt om disse approksimative metoder, men er nu i gang med at læse op og afprøve dem i praksis vha. TICRAs software. Og uanset hvad skal jeg nok få kamp til mit matematiske hår!

Nyt navn til bloggen inden alt for længe

Inden alt for længe skal min blog således - af naturlige årsager - have et nyt navn. Min tanke er, at bloggen fortsætter som hidtil, inden for relativt mange emner. Men der bliver naturligvis nu et nyt teknologisk fokus, hvilket jeg glæder mig til at fortælle om og diskutere her på siderne.

PS: Afskeds- og "kom godt videre"-boggaven fra min tidligere chef på DTU var ikke helt uden omtanke.

JakobRosenkrantz de Lasson
er civilingeniør og ph.d. i nanofotonik fra DTU. Jakob arbejder som forskningsingeniør hos virksomheden TICRA i København og blogger om forskning, fotonik og rumteknologi. Jakobs blog har tidligere heddet DTU Indefra (2012-2016) og DTU Studenten (2012)
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Ah inspirerende detaljer og en ret interessant bog. Jeg læser indimellem med på bloggen, så held og lykke med de nye udfordringer.

PS. At modtage en bog med titlen "The Man Who Changed Everything" som kom-godt-videre-gave, lyder lidt skræmmende!

  • 2
  • 0

Til lykke med dit veloverståede ph.d.-projekt og det spændende job hos TICRA – og held og lykke med de nye udfordringer, ja. Jeg havde faktisk også selv i sin tid TICRA på bedding i forbindelse med et muligt erhvervsforskerprojekt , men valgte så i stedet en stilling ved Forsvarets Forskningstjeneste (FOFT) – havde ellers trukket frinummer ved sessionen :)

Og tak for dine mange fine blogindlæg undervejs. Godt, at du fortsætter – spændt på, hvad det nye navn så bliver!

  • 0
  • 0

Ah inspirerende detaljer og en ret interessant bog. Jeg læser indimellem med på bloggen, så held og lykke med de nye udfordringer.

Tak!

PS. At modtage en bog med titlen "The Man Who Changed Everything" som kom-godt-videre-gave, lyder lidt skræmmende!

Lidt skræmmende, ja. Omvendt har jeg i min tid på DTU lært, at arbejde i forskning og videnskab handler om at stå på skuldrene af andre forskeres og videnskabsfolks landvindinger. Om at forstå, hvad der er forstået og beskrevet og så lade sig inspirere og bygge ovenpå. Så det har jeg tænkt mig at prøve at fortsætte med:-)

  • 0
  • 0

Til lykke med dit veloverståede ph.d.-projekt og det spændende job hos TICRA – og held og lykke med de nye udfordringer, ja.

Tak!

Og tak for dine mange fine blogindlæg undervejs. Godt, at du fortsætter – spændt på, hvad det nye navn så bliver!

Og selv tak - og ja, stay tuned ang. det nye navn...:-)

  • 0
  • 0