Simulation, analysis, and fabrication of miniaturized components with applications in optical interconnects and parallel microscopy [Elektronische Ressource] / put forward by Denis Wohlfeld

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Doin:bsubmittedfortoSciencestheDenisCom16.12.2009bineddegreeFofacultiesforwforDiplom-InformatiktheohlfeldNaturalOralSciencesyandtheforofMathematicsofNaturalthePutRuparderto-CarolayUniver:ersitWyBornofLeipzigHeidelbexamination:erg,DissertationGermanSimProf.arallelulation,Prof.Analysis,andandyFKarl-HeinzStefanofMiniaturizedPComponenReferees:tsDr.withBrennerApplicationsDr.inSinzingerInhighforOptikinundmanMiniaturisierunghomogeneoussindfabricationzwyeiscanningScandhlüsseltecthnologieninmitandvielfäl-fabricationtigenAntegratedwandendungsfeldern,dennsieermöglicvhenwProofduktefomithhöhererisFmeasuremenunktionalitätmethobeilikecthzeitigerinReduktionThederdevGröÿebsoortingwieareasderyKoosten.theIndieseralsoArbmetricaleitwTheerdenerzweithesis.Anwinwithhkandeitenreplicationfüred.MikroonenoptikdeepindenvBereiced.

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Published 01 January 2009
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Dissertation
Leipzig
submitted
y
to
the
the
Put
Com
W
bined
y
F
of
aculties
Natural
for
ard
the
er:
Natural
Born
Sciences
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and
for
for
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Mathematics
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of
the
Sciences
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ersit
Denis
y
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of
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Heidelb
Oral
erg,
16.12.2009
German
Sim
Dr.
ulation,

Analysis,
Dr.
and
P
F
Referees:

Brenner
of
Sinzinger
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and
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y
ts
Prof.
with
Karl-Heinz
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mittels
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UV
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size
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w
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wie

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un
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and
un
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und
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w
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e
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e
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die
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orteile

der
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Mikro

optik
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soft
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y
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paralleler
also
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with
opie
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un
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tersuc

h
highly
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tegrated
so
Miniaturization
wie
also
das
v
neue
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K

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to
eines
eed
parallelen
high
Mikrosk
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ops
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auf
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der
The
Basis
of
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on
is
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and
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v
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system

dev

ed
and
the
miniaturization
y
of
scanning

w
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arra
ts
with
are
sp
b
in
oth
scan.
kIV.
Con
.
ten
.
ts
.
1
.
In
.
tro
.

.
and
.
o
.
v

erview
.
3
31
I
32
F
.

3.1
of
.
miniaturized
.

.
onen
.
ts
.
7
.
2
.
F
osure

.
9
.
2.1
.
UV
fabrication
illumination
.
systems
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.2.1
.
.
.
of
.
.
.
.
.
.
.
46
.
Exp
.
.
.
.
.
.
.
30
.
.
.
.
.
.
.
of
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
.
11
.
2.1.1
.
Prop
.
erties
38
of
.
ligh
.
t
.

.
for
Soft
deep
.
lithograph
.
y
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
11
.
2.1.2
ulations
Uniform
25
illumination
setup
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Multidirectional
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
Qualit
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Ultra
.
and
.
ds
.
.
12
.
2.1.3
2.4
T
.
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.
b
.
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.
w
.
een
.
in
.
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.
y
.
,
Replication
uniformit
UV
y
.
and
.
angular
.
sp
.
ectrum
.
.
.
.
.
.
42
14
y
2.1.4
.
Ligh
.
t
.
ro
.
d
.
as
.
homogenizer
.
.
.
.
measuremen
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.2.2
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
17
.
2.2
I
UV
4
deep
V
lithograph
2.2.5
y
osure
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2.2.6
.
exp
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2.2.7
19
y
2.2.1

SU-8
.
pro
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2.3
.
precision
.
hining
.
other
.
metho
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
37
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
19
.
2.2.2
.
Spin
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
.
41
.

.
replication
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3.2
.
Lithograph
.
.
.
.
.
.
.
.
20
.
2.2.3
.
Exp
.
osure
.
dose
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
42
.
Replica
.
ts
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
43
.
Bias
.
replicated
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
20
.
2.2.4
.

.
exp
.
osure
.
.
.
.
44
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
.
Sim
.
47
.

.
49
.
..
VI
.
CONTENTS
.
4.1
.
Generation
sition
of
.
ra
.
ys
.
.
artially
.
.
.
.
.
.
.
propagator
.
.
.
.
.
.
.
media
.
of
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.3.2
.
.
.
.
.
.
.
WPM
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
F
49
.
4.1.1
-
Gaussian
.
p
propagation
oin
75
t
.

.
.
.
.
errors
.
.
.
80
.
.
.
.
.
PWS,
.
.
.
5.4
.
.
.
86
.
.
.
.
.
.
.
.
.
of
.
.
.
.
.
.
.
deep
.
.
.
.
.
.
.
.
.

50
es
4.1.2
.
Gaussian
.
area
t

.
.
.
.
tegral
.
.
.
.
.
74
.
.
.
.
.
.
.

.
.
.
.
.
t
.
.
.
.
.
.
.
Maxim
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
of
.
.
.
.
52
the
4.1.3
.
Num
.
b
QF
er
.
of
.
generated
.
ra
.
ys
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.4.3
.
d
.
.
.
5.5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Sim
.
6.1
.
.
.
.
55
.
4.2
.
Customized
.
surfaces
.
.
.
.
.
.
ectrum
.
.
.
plane
.
t
.
.
.
.
.
.
.
.
.
97
.
.
.
.
.
.
.
.
.
74
.
diraction
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
QF
.
resnel
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
56
5.2
4.2.1
the
Slan
.
ted
.

.
.
.
.
Ev
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
75
.
propagation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Sampling
.
F
.
.
.
.
56
.
4.2.2
.
Ellipsoid
errors
.
propagator
.
.
.
.
.
.
.
82
.
resnel,
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
inhomogeneous
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
BPM
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
86
.
.
.
.
60
.
4.3
.
Energy
.
transfer
.
.
.
.
.
.
.
.
energy
.
WPM
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
91
.
of
.
y
.
in
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.2
.
t
.
.
.
.
61
.
4.4
.
Inhomogeneous
.
media
.
.
6.2.1
.
angular
.
the
.
.
.
95
.
of
.
a
.
partially
.
erp
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Dev
.
del
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
98
.
5.1.2
62
resnel
4.4.1
in
The
.
Ra
.
y
.
Equation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.1.3
.
Q
.
F
.
transformation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
75
.

.
of
.
scalar
.
.
63
.
4.4.2
.
The
.
Runge-Kutta
.
metho
.
d
.
.
.
.
5.2.1
.

.
limit
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.2.2
.
um
.
length
.
.
.
.
64
.
4.4.3
.
A
.
daption
.
for
.
the
.
ra
.
y
.
equation
76
.
Propagation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.3.1
.
errors
.
the
.
resnel
64
.
4.4.4
.

.
path
.
length
.
.
.
.
.
.
81
.
Sampling
.
of
.
PWS
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.3.3
.
F
.
or
.
Q
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
65
.
4.4.5
.
Propagation
.
steps
84
.
In
.
media
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5.4.1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
65
.
4.4.6
.
Computational
.
sc
.
heme
.
.
.
.
.
.
5.4.2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
87
.
The
.
problem
.
the
.
metho
66
.
4.4.7
.
Comparison
.
b
.
et
.
w
.
een
.
Sharma's
89
and
Conclusion
Brenner's
.
metho
.
d
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
68
.
4.5
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6
.
ulation
.
UV
.
lithograph
.
93
.
PWS
.
absorbing
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
93
.
P
.

.
illumination
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
71
.
5
.
Scalar
.
w
.
a
.
v
95
e
Scaling

the
73
sp
5.1
of
Scalar
illumination
propagation
.
metho
.
ds
.
.
6.2.2
.
osition
.
the
.
w
.
v
.
and
.

.
sup
.
o-
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.
.
.
74
.
5.1.1
6.3
Ra
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mo
and
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.
in
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tegral
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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..
CONTENTS
.
VI
126
I
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6.4
.
Conclusion
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

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.
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8.4
.
.
.
8.1
.
for
.
.
.
128
.
ro
.
.
.
e
.
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.
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.
.
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.
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.
.
99
.
I
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I
.
I
.
Applications
.
of
.
miniaturized
Concept

8.2.1
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.
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.
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.
7
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136

.
in
136
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.
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.
103
.
7.1
.
Preliminary
.
design
.
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.
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with
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.
.
.
.
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.
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.
.
129
105
.
7.2
.
V
.
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.
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of
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.
.
.
.
.
.
.
.
8.2.2
.
.
.
.
.
.
.
.
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for
.
.
.
.
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.
.
.
.
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.
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.
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.
.
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.
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.
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138
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
106
.
7.3
.
Concepts
.

.
V
.
CSEL
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
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.
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.

.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
125
.
t
.

.
.
.
.
.
.
.
P
.
ob
.
.
.
.
.
.
107
.
7.3.1
8.1.3
Coupling
miniaturized

.
.
.
.
.
.
.
.
P
.
lens
.
.
.
.
.
.
.
.
.
128
.
with
.
lenses
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Comparison
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
132
.
assem
.
parallelized
107
GRIN
7.3.2
.
Coupling
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.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
splitter
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.3
.
paraxial
.
ro
.
.
.
.
.
.
.
.
.
P
.
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.
.
.
.
.
.
108
.
7.4
.
In
.
tegrated
Imaging
b
.
er
.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.3.3
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
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8.3.4
.
.
.
.
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.
Summary
.
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.
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109
.
7.4.1
.
V
.
ersion
.
1
.
.
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.
.
.
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.
.
.
.
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.
139
.
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.
.
.
123
.
P
.

.
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.
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.
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.
125
.
High-throughput
.

.
.
110
.
7.4.2
.
V
.
ersion
.
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.1.1
.
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parameters
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.1.2
.
arallelization
.

.

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
128
.
P
.
with
.
lenses
110
.
7.4.3
.
V
.
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.
3
.
.
.
.
.
.
.
.
8.1.4
.
arallelization
.

.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.1.5
.
arallelization
.
GRIN
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.1.6
.
.
.
.
111
.
7.4.4
.
P
.

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.
surface
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.2
.
and
.
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.
a
.

.
using
.
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.
lenses
.
134
.
Assem
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
112
.
7.5
.
Demonstrator
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
134
.
Beam
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
134
.
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.

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.
.
.
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.
.
117
.
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.
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8.3.1

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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8.3.2
.
system
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
118
.
7.5.2
.
P
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o
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budget
.
.
.
.
.
.
137
.
Coupling
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
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.
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137
.
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.
.
.
.
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
119
.
7.6
.
A
.

.
e
.

.

8.3.5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
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138
.
Conclusion
.
.
.
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.
.
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.
.
.
.
.
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122
.
7.7
.
Conclusion
.
.
.
.
.
.
.
.
.App
VI
author
I
149
I
143
CONTENTS
147
IV
out
Conclusion
e
141
V
9
endix
Summary
References
and
Ab
p
the
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154
ectiv
In
1
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