Hochgeschwindigkeitskinematografie

Die zeitlich schnelle Beobachtung und Analyse von Laserprozessen stellt einen wesentlichen Baustein der Prozessanalyse besonders bei Einsatz von kurzen und ultrakurzen Laserpulsen dar. Die von einem Laserprozess ausgehenden physikalischen Messgrößen müssen entsprechend des zu analysierenden Prozessverhaltens in kurzen Intervallen (kürzer als die Dauer des Auftretens der Messgröße) in interpretierbare Signale gewandelt werden. Eine häufig analysierte Messgröße bei kurzen Laserprozessen ist die von einem Plasma ausgehende Intensität. Räumlich und zeitlich aufgelöst spricht man hierbei von der Hochgeschwindigkeitskinematografie. Das Laserinstitut Hochschule Mittweida verfügt hierfür über eine digitale Hochgeschwindigkeitskamera mit einer minimalen Belichtungszeit von 3 ns. Sequenzen bis zu 8 Bildern können mit einer Verschiebung von minimal 1 ns zueinander aufgezeichnet werden.

Pump&Probe-Messtechniken

Jedes Messgerät ist limitiert durch dessen zeitliche Auflösung. Diese beträgt z. B. für eine kommerzielle CCD Kamera bestenfalls wenige Nanosekunden. Mittels der Anrege-Abfrage-Technik, auch Pump&Probe genannt, nutzt man die sehr kleine Pulsdauer der Laserstrahlung bis zu wenigen Femtosekunden zum zeitlichen abtasten einer Oberfläche aus. Das Prinzip ist immer dasselbe: Laserstrahlung wird in zwei Teilstrahlen aufgeteilt. Der eine Teilstrahl dient der Anregung, dem „Pumpen“ einer  Oberfläche, die dabei erhitzt, aufgeschmolzen, zersetzt oder verdampft werden kann. Der zweite Teilstrahl dient der Abtastung und bestrahlt die Oberfläche. Da die Strahlung gepulst ist, müssen der erste und der zweite Teilstrahl durch eine optische Verzögerungstrecke zueinander verschoben werden.  Die Kunst bei der Pump&Probe-Messtechnik ist die geeignete Präparation der Anrege- und Abfrage-Laserstrahlung, nämlich so, dass möglich nur eine physikalische Größe bei der Messung verändert wird.

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Projektanfragen / -koordination
Forschungsgruppenleiter
Prof. Dr. rer. nat. habil. Alexander Horn
Tel.: +49 (0) 3727 / 58-1069
Fax: +49 (0) 3727 / 58-21069
eMail: horn4(at)hs-mittweida.de

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eMail: exner(at)hs-mittweida.de