Diffraktometrie

Diffraktometrie ist die Messung von Beugungseffekten an optischen Elementen. So lassen sich beispielsweise Strukturierungsfehler bei der Herstellung eines diffraktiven optischen Elementes (DOEs) abschätzen. Ein exakter Scan des Beugungsbildes ermöglicht auch eine zuverlässige Aussage über die Konversionseffizienz derartiger Strahlformer. Hierzu wurde am LHM ein hochpräzises Diffraktometer entwickelt, welches die Vermessung von Transmissions- sowie Reflexions-DOEs mit einer Designwellenlänge im Bereich von 200 bis 1100 nm ermöglicht.

Zur stationären Messung wird ein stabilisierter He-Ne-Laser (Wellenlänge: 633 nm) verwendet, dessen Laserstrahl durch nachfolgende Optiken aufgeweitet wird. Das Diffraktometer kann aber ebenso mit anderen Laserstrahlquellen betrieben werden. Der Aufbau ist auf einer fahrbaren Work-Station realisiert, um einen einfachen Transport innerhalb des Labors zu ermöglichen. Eine Messung ist sowohl durch Führung des Laserstrahls auf die Work-Station als auch durch Positionierung des Diffraktometeraufbaus auf der entsprechenden Laseranlage möglich. Hierzu ist das Diffraktometer nur auf die Work-Station aufgesetzt, im Gegensatz zu den Steuereinrichtungen aber nicht fest mit ihr verbunden.

Der gesamte Aufbau ist komplett eingehaust, um jegliche Hintergrundstrahlung zu minimieren. Des Weiteren ist die Einhausung speziell beschichtet, um Störeinflüsse durch Streustrahlung auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Ansteuerung der Drehachse sowie das Auslesen der Zeilenkamera erfolgt über eine spezielle Software welche die Möglichkeit bietet, einen schnellen Vorabscan durchzuführen und anschließend in einem definierten Bereich die optische Antwort des DOEs hochaufgelöst aufzunehmen. Das Bild ist ein ortsaufgelöstes Intensitätsprofil, d. h. jedem Pixel des Bildes sind ein Intensitätswert und die exakte Position, die wiederum Rückschluss auf den genauen Abstrahlwinkel zulässt, zugeordnet. Ein Vergleich der tatsächlichen zur theoretischen Abstrahlcharakteristik des DOEs lässt dann Rückschlüsse auf entstandene Strukturierungsfehler zu.

 

Kenndaten:

  • Wellenlängenbereich: 200 bis 1.100 nm
  • DOE-Aufnahme mit 5-Achs-Positioniersystem
  • Abstand DOE-CCD: 320 mm
  • Scanwinkel: ± 35°
  • Positioniergenauigkkeit: 0,001°
  • CCD-Größe: 1 x 5.150 Pixel (max. Bildgröße: 55.858 x 5.150 Pixel)
  • Pixelgröße: 7 x 7 µm2 (resultierende Auflösung: > 3.600 dpi)
  • Graustufendiskretisierung: 12 Bit
  • stabilisierter He-Ne-Laser (Wellenlänge: 633 nm, P > 0,8 mW, Amplitudenrauschen: < 0,2 %)
M. Pfeifer, S. Büttner, S. Weißmantel:
CO2-Laserglättung von diffraktiven Phasenelementen in Quarzglas,
In: Scientific Reports, Journal of the University of Applied Sciences Mittweida 4/2015, S. 187-191

M. Pfeifer, S. Büttner, S. Weißmantel:
CO2-Laserglättung von diffraktiven Phasenelementen in Quarzglas,
In: Lasermagazin 2/2015, S. 28-29

M. Pfeifer, F. Jahn, A. Kratsch, B. Steiger, S. Weißmantel:
F2-Lasermikrostrukturierung von diffraktiven Phasenelementen,
In: Innovative Fertigung durch Lasersysteme neuester Generation, DVS-Berichte Band 307, Düsseldorf: DVS Media, 2014, ISBN: 978-3-945023-04-4, S. 191-199

M. Pfeifer, F. Jahn, A. Kratsch, B. Steiger, S. Weissmantel:
F2-Laser Microfabrication of Diffractive Phase Elements,
In: Proceedings of 2nd International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology (2014), S. 91-96

Projektanfragen / -koordination
Forschungsgruppenleiter
Prof. Dr. rer. nat. Steffen Weißmantel
Tel.: +49 (0) 3727 / 58-1449
Fax: +49 (0) 3727 / 58-21449
eMail: steffen.weissmantel(at)hs-mittweida.de