Die genauen Kenntnisse über die physikalischen Vorgänge während der Lasermaterialbearbeitung bilden eine wesentliche Grundlage für die Neu- bzw. Weiterentwicklung von Laserapplikationen. Da viele Laserprozesse sehr lokal und hochdynamisch ablaufen, sind in der Regel sowohl räumlich als auch zeitlich hochauflösende Messverfahren notwendig. Die gewonnen Messdaten können darüber hinaus zur Überwachung oder zur Qualitätssicherung von Laserverfahren verwendet werden.
Mit der Interferometrie steht ein hochpräzises Messverfahren zur Verfügung, bei dem kleinste Änderungen an einem Objekt aufgrund einer äußeren Beeinflussung ermittelt werden können. Dazu zählen thermische oder mechanische Belastungen am Untersuchungsobjekt. Am LHM werden vor allem Michelson- und Mach-Zehnder-Interferometer für die präzise Ermittlung von sehr kleinen optischen Wegstrecken- oder Brechungsindexänderungen eingesetzt.
Mit der Infrarotthermografie wird ein Messverfahren genutzt, mit dem berührungslos die Temperatur von Körpern bestimmt werden kann. Am LHM stehen mehrere Wärmebildkameras, z. T. mit einer Temperaturauflösung von 0,1 K, zur Verfügung. Der Messbereich umfasst Temperaturen von -40 bis 1.200 °C. Es können minimale Objektgrößen bis ca. 1 mm² thermografiert werden. Dabei gibt es hinsichtlich der Materialauswahl keine Einschränkungen. Es ist möglich, sowohl Glas, Keramiken, Kunststoffe als auch Metalle zu untersuchen.
Die zeitlich hochaufgelöste Beobachtung von Laserprozessen stellt einen wesentlichen Baustein der Prozessanalyse dar. Der Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras sowie die Verwendung von Methoden wie Pump-Probe, tragen erheblich zum Verständnis und zur Optimierung von Laserprozessen aller Art bei. Am LHM sind das Know How und die technische Ausrüstung vorhanden, um aufschlussreiche Untersuchungen mit hoher zeitlicher Auflösung im Femto- bis Mikrosekundenbereich durchführen zu können.
Ellipsometrie ist ein anerkanntes optisches Verfahren zur Bestimmung des komplexen Brechungsindex von Substraten oder Schichtsystemen. Wird ein Ellipsometer mit einem Ultrakurzpulslaser kombiniert, so können mittels der Anrege-Abfrage-Technik (Pump-Probe) Laserprozesse mit einer zeitlichen Auflösung von wenigen 10 Femtosekunden vom Femtosekunden- bis in den Nanosekundenbereich beobachtet werden. Das am LHM aufgebaute System erlaubt die ellipsometrische Untersuchung von Oberflächen im Wellenlängenbereich 300 nm - 10 µm.