Juerg Leuthold: Catalogue data in Spring Semester 2021

Name Prof. Dr. Juerg Leuthold
FieldPhotonics and Communication
Address
Professur Photonik u. Kommunikat.
ETH Zürich, ETZ K 81
Gloriastrasse 35
8092 Zürich
SWITZERLAND
Telephone+41 44 633 80 10
E-mailleuthold@ethz.ch
URLhttp://www.ief.ee.ethz.ch/people/leuthold.html
DepartmentInformation Technology and Electrical Engineering
RelationshipFull Professor

NumberTitleECTSHoursLecturers
227-0075-00LElectrical Engineering I3 credits2V + 2UJ. Leuthold
AbstractBasic course in electrical engineering with the following topics: Concepts of voltage and currents; Analyses of dc and ac networks; Series and parallel resistive circuits, circuits including capacitors and inductors; Kirchhoff's laws and other network theorems; Transient responses; Basics of electrical and magnetic fields;
ObjectiveUnderstanding of the basic concepts in electrical engineering with focus on network theory. The successful student knows the basic components of electrical circuits and the network theorems after attending the course.
ContentDiese Vorlesung vermittelt Grundlagenkenntnisse im Fachgebiet Elektrotechnik. Ausgehend von den grundlegenden Konzepten der Spannung und des Stroms wird die Analyse von Netzwerken bei Gleich- und Wechselstrom behandelt. Dabie werden folgende Themen behandelt:
Kapitel 1 Das elektrostatische Feld
Kapitel 2 Das stationäre elektrische Strömungsfeld
Kapitel 3 Einfache elektrische Netzwerke
Kapitel 4 Halbleiterbauelemente (Dioden, der Transistor)
Kapitel 5 Das stationäre Magnetfeld
Kapitel 6 Das zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld
Kapitel 7 Der Übergang zu den zeitabhängigen Strom- und Spannungsformen
Kapitel 8 Wechselspannung und Wechselstrom
Lecture notesDie Vorlesungsfolien werden auf Moodle bereitgestellt.
Als ausführliches Skript wird das Buch "Manfred Albach. Elektrotechnik, Person Verlag, Ausgabe vom 1.8.2011" empfohlen.
LiteratureFür das weitergehende Studium werden in der Vorlesung verschiedene Bücher vorgestellt.
227-0085-01LProjects & Seminars: Amateurfunk-Kurs Restricted registration - show details
Does not take place this semester.
Only for Electrical Engineering and Information Technology BSc.

The course unit can only be taken once. Repeated enrollment in a later semester is not creditable.
1.5 credits1PJ. Leuthold
AbstractThe category of "Laboratory Courses, Projects, Seminars" includes courses and laboratories in various formats designed to impart practical knowledge and skills. Moreover, these classes encourage independent experimentation and design, allow for explorative learning and teach the methodology of project work.
ObjectiveDer Amateurfunk ermöglicht es, drahtlos über weite Distanzen zu kommunizieren.
Doch darf eine Amateurfunk-Station nicht ohne Weiteres betrieben werden.
Voraussetzung ist das Ablegen der Amateurfunkprüfung HB3 oder HB9 beim BAKOM.

In diesem Kurs werden wir einen Überblick über die wichtigsten Themengebiete des Amateurfunks bieten.
Im praktischen Teil werdet ihr unter anderem die Gelegenheit haben, das Funkgerät selbst in die Hand zu nehmen.
In einem Portabel-Ausflug (nicht testatpflichtig) werden wir zudem draussen eine mobile Funkstation aufbauen und bedienen.

Nach dem Kurs habt ihr die Möglichkeit, die HB9-Prüfung abzulegen.
Mit der Prüfung in der Tasche könnt ihr dann auch die Funkbude des AMIV auf dem ETZ-Dach verwenden oder auch eure eigene Anlage aufbauen und betreiben.

Voraussetzung für das Testat ist eine aktive Teilnahme am Kurs, nicht das Bestehen der BAKOM-Prüfung.
Eine erfolgreiche Funkverbindung zu einer anderen Station ist ebenfalls Teil der Testatbedingung.
Das Lernmaterial wird in der ersten Kursstunde ausgegeben.
227-0085-03LProjects & Seminars: COMSOL Design Tool – Design of Optical Components Restricted registration - show details
Only for Electrical Engineering and Information Technology BSc.

The course unit can only be taken once. Repeated enrollment in a later semester is not creditable.
3 credits3PJ. Leuthold
AbstractThe category of "Laboratory Courses, Projects, Seminars" includes courses and laboratories in various formats designed to impart practical knowledge and skills. Moreover, these classes encourage independent experimentation and design, allow for explorative learning and teach the methodology of project work.
ObjectiveSimulation tools are becoming an essential accessory for scientists and engineers for the development of new devices and study of physical phenomena. More and more disciplines rely on accurate simulation tools to get insight and also to accurately design novel devices.

COMSOL is a powerful multiphysics simulation tool. It is used for a wide range of fields, including electromagnetics, semiconductors, thermodynamics and mechanics. In this P&S we will focus on the rapidly growing field of integrated photonics.

During hands-on exercises, you will learn how to accurately model and simulate various optical devices, which enables high-speed optical communication. At the end of the course, students will gain practical experience in simulating photonic components by picking a small project in which certain photonic devices will be optimized to achieve required specifications. These simulated devices find applications in Photonic Integrated Circuits (PICs) on chip-scale.

Course website: https://blogs.ethz.ch/ps_comsol
Prerequisites / NoticeNo previous knowledge of simulation tools is required. A basic understanding of electromagnetics is helpful but not mandatory.
The course will be taught in English.
227-0085-15LProjects & Seminars: Python for Engineers - Get Productive in the Classroom, in the Lab and at Home Restricted registration - show details
Only for Electrical Engineering and Information Technology BSc.

The course unit can only be taken once. Repeated enrollment in a later semester is not creditable.
3 credits3PJ. Leuthold
AbstractThe category of "Laboratory Courses, Projects, Seminars" includes courses and laboratories in various formats designed to impart practical knowledge and skills. Moreover, these classes encourage independent experimentation and design, allow for explorative learning and teach the methodology of project work.
ObjectivePython is an interpreted high-level programming language which is becoming increasingly popular in the academic scientific community as well as in industry. The course will introduce the basics of the python programming language, and will cover some of the most useful Python modules, such as numpy, scipy and matplotlib. The classes will further cover simple GUIs, data analysis and linking with shared libraries or C code. They will further familiarize with the GIT version control system, with the linux shell and with the most common software licenses. Students are not required to have previous Python programming experience.
227-0085-32LProjects & Seminars: Magnetische Felder im Alltag Restricted registration - show details
Does not take place this semester.
Only for Electrical Engineering and Information Technology BSc.

The course unit can only be taken once. Repeated enrollment in a later semester is not creditable.
2 credits2PJ. Leuthold
AbstractThe category of "Laboratory Courses, Projects, Seminars" includes courses and laboratories in various formats designed to impart practical knowledge and skills. Moreover, these classes encourage independent experimentation and design, allow for explorative learning and teach the methodology of project work.
ObjectiveMagnetfelder sind überall zu finden aber selten direkt wahrnehmbar. Das führt auch zu teils irrationalen Ängsten wie beispielsweise vor Elektrosmog. Die Stromversorgung mit Gleichstrom, 16.67 Hz und 50 Hz Wechselstrom ist heute nicht mehr wegzudenken. Überall wo Strom fliesst, entstehen auch Magnetfelder. Deswegen sind Magnetfelder allgegenwärtig. Aber wo treten besonders hohe Felder auf? Wie hoch dürfen diese sein bevor gesundheitliche Schäden entstehen können? Damit haben sich schon viele Studien befasst und darauf basierend wurden landesspezifische Richtlinien definiert. Doch werden diese überhaupt eingehalten? Wo werden die gesetzlichen Grenzwerte überschritten? Was sind die Konsequenzen? Mit diesem Thema befasst sich das P&S und spricht ein eingeladener Gast.

Die Teilnehmer des P&S werden kleine eigene Forschungsprojekte verfolgen. Dafür werden sie mobilen Messgeräten ausgerüstet, welches sich mit einem Smartphone verbinden lassen, um verschiedene Magnetfeldquellen zu suchen und zu charakterisieren. Wie stark sind die Magnetfelder in unserem Umfeld wirklich? Können sie eine Gefahr darstellen? Wie können sie abgeschirmt werden? Diese Fragen sollen systematisch untersucht werden.

Zum Abschluss des P&S präsentieren die einzelnen Gruppen die Erkenntnisse aus ihren Messungen fassen diese in einem kurzen Bericht zusammen.
227-0125-00LOptics and Photonics6 credits2V + 2UJ. Leuthold
AbstractThis lecture covers both - the fundamentals of "Optics" such as e.g. "ray optics", "coherence", the "Planck law" or the "Einstein relations" but also the fundamentals of "Photonics" on the generation, processing, transmission and detection of photons.
ObjectiveA sound base for work in the field of optics and photonics will be given.
ContentChapter 1: Ray Optics
Chapter 2: Electromagnetic Optics
Chapter 3: Polarization
Chapter 4: Coherence and Interference
Chapter 5: Fourier Optics and Diffraction
Chapter 6: Guided Wave Optics
Chapter 7: Optical Fibers
Chapter 8: The Laser
Lecture notesLecture notes will be handed out.
Prerequisites / NoticeFundamentals of Electromagnetic Fields (Maxwell Equations) & Bachelor Lectures on Physics.
227-0955-00LSeminar in Electromagnetics, Photonics and Terahertz Information 3 credits2SJ. Leuthold
AbstractSelected topics of the current research activities of the IFH and closely related institutions are discussed.
ObjectiveHave an overview on the research activities of the IFH.
ContentWeekly review of hot topics in the field of electromagnetics, optics and photonics and optical communications.
401-5870-00LSeminar in Electromagnetics for CSE4 credits2SJ. Smajic, J. Leuthold
AbstractDiscussion of fundamentals of electromagnetics and various applications (wave propagation, scattering, antennas, waveguides, bandgap materials, etc.). Numerical methods suited for the analysis of electromagnetic fields and for the optimal design of electromagnetic structures.
ObjectiveKnowledge about classical electromagnetics, main applications, and appropriate numerical methods.
Prerequisites / NoticeStudents study a selected topic and give a 15-30 minutes presentation towards the end of the semester. The topic and the supervisor is defined in a discussion with J. Smajic or J. Leuthold.