Optikcharakterisierung

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Messverfahren	Wellenlänge und Betriebsparameter
ISO 11254 Laser-induzierte Zerstörschwelle	157 nm, 193 nm (13ns), 780 nm (150fs), 1064 nm (10ps-50ns, cw), 10.6 µm
ISO 11551 Absorption	157 nm, 193 nm, 355nm, 532nm, 780 nm (150fs), 1064nm, 10.6µm
Laser-induzierte Fluoreszenz	157nm od. 193nm (Anregung), 200 – 850nm (Fluoreszenznachweis)
ISO 13696 Totale Streuung	157nm, 193nm, 633nm, 1064nm
ASTM E1392 Winkelaufgelöste Streumessung	115 – 300 nm (Vakuum, Schutzgas), 350 – 850nm, 1064nm
ISO/FDIS 13697 Hochpräzise R/T-Messung	532nm, 633nm, 1064nm, 10.6µm
ISO 15368 Spektralphotometrie	115 – 300 nm (Vakuum, Schutzgas) 190 – 3200 nm, 2.5 – 25 µm
ISO/DIS 24013 Phasenverschiebung von Umlenkspiegeln (AOI 45°)	10.6µm

Im Bereich der Charakterisierung optischer Komponenten befasst sich das LZH mit der Messung und Prüfung ihrer optischen und mechanischen Eigenschaften anhand ausgewählter Verfahren. Die im Folgenden beschriebenen Messmethoden können von interessierten Unternehmen und Instituten genutzt werden.

Beschichtete Laseroptiken sind im Wesentlichen durch ihre Transmission und Reflexion (T&R) sowie durch die optischen Verluste, d.h. Absorption und Streuung, charakterisiert. Für die T&R-Messung ist im Laser Zentrum Hannover eine Reihe von kommerziellen Spektralphotometern verfügbar, die Messungen mit mittlerer Genauigkeit von 180nm bis 25µm gemäß ISO 15368 ermöglichen. Darüber hinaus wurde am Laser Zentrum Hannover ein UV/VUV-Spektralphotometer entwickelt und kommerzialisiert, welches Messungen bis hinab zu 115nm erlaubt. Eine erhöhte Genauigkeit speziell für hochreflektierende (HR) Beschichtungen wird mittels spezieller laserbasierter Messapparaturen gemäß ISO/DIS 13697 realisiert.

Für die hochsensitive Bestimmung der Absorptionsverluste wurden für mehrere Laserwellenlängen Aufbauten zur laserkalorimetrischen Messung nach ISO 11551 installiert. Die Charakterisierung der totalen Streuverluste (TS) erfolgt mit Messapparaturen, die auf dem Standardverfahren gemäß ISO 13696 basieren, und als integrierendes Element eine Ulbricht-Kugel (NIR/VIS-Bereich) bzw. eine Coblentz-Halbkugel (DUV/VUV-Bereich) als Sammelelement verwenden. Bei der Bestimmung der Absorptions- und Streuverluste wird jeweils eine Sensitivität im ppm und sub-ppm Bereich erreicht.

Die Zerstörfestigkeit von optischen Komponenten ist für Anwendungen mit Hochleistungslasern von besonderer Bedeutung. Am Laser Zentrum Hannover stehen zur Bestimmung der laserinduzierten Zerstörschwelle (LIDT) für in der industriellen Anwendung und Grundlagenforschung überwiegend eingesetzte Laserwellenlängen und Betriebsbedingungen Messplätze zur Verfügung. Abgesehen von der für Grundlagenuntersuchungen relevanten Einzelpulszerstörschwelle (1-on-1-LIDT, ISO 11254-1) wird die an der praktischen Anwendung orientierte Mehrpulszerstörschwelle (S-on-1-LIDT, ISO 11254-2) ermittelt. Diese Mehrpulszerstörschwelle kann für die Extrapolation der Lebensdauer von optischen Komponenten genutzt werden. Kurz vor der Veröffentlichung befindet sich der Messstandard zur Zertifizierung der Zerstörfestigkeit (ISO/FDIS 11254-3), mit dem die zerstörungsfreie Überprüfung eines gewünschten Festigkeitsniveaus möglich ist.

Zur Bestimmung der nicht-optischen Eigenschaften stehen unter anderem Messplätze zur Quantifizierung der Größe und Dichte von Partikeln auf optischen Oberflächen zur Verfügung (ISO 10110-7). Ferner können Untersuchungen zur Umweltstabilität optischer Beschichtungen (Temperatur, Luftfeuchte, mechanische Beanspruchung) gemäß ISO 9211-3 bzw. MIL-C-48497 durchgeführt werden.

Im Rahmen von internationalen Vergleichsexperimenten (Round-Robin-Tests) werden die beschriebenen Messapparaturen evaluiert. Sie dienen mithin der Erweiterung und Optimierung der aktuellen Messstandards.