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FPGA basierte Analyse von Systemen der Photonik und THz-Technik

Lehrstuhl: Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik

Betreuer: Hendrik Kleene, Christian Spenner, Dirk Schulz,

Beginn ab: 01.04.2019

Maximale Anzahl der Teilnehmer: 5

Beschreibung: Systeme, Komponenten und integrierte Schaltungen der Nanophotonik und der THz -Technik finden in vielen Bereichen der Kommunikationstechnik, bei der Entwicklung fortschrittlicher Sensoren und in der Medizintechnik Anwendung. Technologische Fortschritte ermöglichen immer feinere Strukturen (Nanostrukturen) bei diesen Baugruppen, was immer neue Anwendungen erlaubt. Die Modellierung dieser Bauelemente erfordert spezielle Simulationswerkzeuge.

Mit der Komplexität der Modelle steigen auch die Anforderungen an die Rechner immer weiter. Um diesen Problem entgegen zu kommen, werden aktuell Modelle entwickelt, welche hochparallel auf Mehrkernprozessoren oder Grafikkarten berechnet werden können. Um eine weitere Reduzierung der Rechenzeit zu erreichen, sind insbesondere Field Programmable Gate Arrays (FPGA’s) interessant. Ihre Flexibilität erlaubt hochspezialisierte Algorithmen, welchen sich insbesondere auch im Hinblick auf die Energieeffizienz als vorteilhaft erwiesen haben.

In dieser Projektgruppe sollen daher FPGA’s als Beschleuniger für die Analyse von Systemen mit Anwendungen aus dem Bereich der Photonik evaluiert werden. Hierzu sollen Modelle mithilfe der Programmiersprache OpenCL implementiert und anschließend verifiziert werden.

Mögliche Arbeitspakete:
• Entwicklung eines Simulationsmodells, welches FPGA als Beschleuniger nutzt
• Evaluierung des entwickelten Modells
• Vergleich mit Referenzimplementierungen auf CPUs und GPUs
• Verifikation und Dokumentation

Wir bieten:
• Einarbeitung in C/C++, OpenCL und Python Programmierung
• Einarbeitung in das Versionsverwaltungssystem Git
• Grundlagen des Projektmanagements
• Einarbeitung in das zukunftsträchtige Feld der optischen Übertragungstechnik und der Nanophotonik