Tutorial
Der Stand der Technik in der Laserstrahlprofilmessung
von Carlos B. Roundy, Ph.D.
In vielen Anwendungsgebieten für Laser kommt dem Strahlprofil eine essentielle Bedeutung zu. Wo es auf das Strahlprofil ankommt, muss man normalerweise analysieren, um sicherzustellen, dass es den Vorgaben entspricht.
Für manche Laser und Anwendungen kann es genügen, das Strahlprofil nur bei der Herstellung zu prüfen. In anderen Fällen muss das Strahlprofil im laufenden Betrieb kontinuierlich überwacht werden. Bei wissenschaftlichen Anwendungen werden Laser beispielsweise oft im Grenzbereich betrieben, sodass kontinuierliche bzw. regelmäßige Messungen des Strahlprofils sicherstellen müssen, dass der Laser noch innerhalb der erwarteten Parameter funktioniert. In der Fertigungsindustrie gibt es Fälle, wo das Laserprofil regelmäßig geprüft werden muss, um Ausschuss durch nachlassende Laserstrahl-Qualität zu vermeiden. In anderen Fällen, z.B. bei medizinischen Anwendungen, hat der Arzt keine Möglichkeit den Laser zu kalibrieren, daher muss der Hersteller schon bei der Konstruktion sicherstellen, dass der Laser während der gesamten Nutzungsdauer fehlerfrei funktioniert. Es gibt jedoch auch medizinische Laseranwendungen wie z.B. die fotorefraktive Keratotomie (PRK), bei der eine regelmäßige Überprüfung des Strahlprofils die Zuverlässigkeit deutlich erhöhen kann. Bei der PRK wird das Strahlprofil so geformt, dass die Strahlungsintensität entlang des Strahlquerschnitts verändert wird.
Um die Effektivität dieser Strahlprofiländerung zu gewährleisten, muss geprüft werden können, in welchem Maße das strahlverändernde Medium das Profil bzw. die Strahlungsintensität verändert hat. Im Folgenden soll der allgemeine Stand der Technik in der Laserstrahlanalyse beschrieben werden. 1-14 Vorgestellt werden die allgemeine Notwendigkeit der Strahlprofilanalyse, Methoden der Laserstrahlprofilmessung, eine Beschreibung der in der Strahlprofilmessung verwendeten Geräte, eine Darlegung der durch Betrachtung des Strahlprofils auf einfache Weise verfügbaren Informationen und schließlich eine Beschreibung der quantitativen Messmethoden für Laserstrahlprofile sowie der Bedeutung dieser quantitativen Messungen.
Für manche Laser und Anwendungen kann es genügen, das Strahlprofil nur bei der Herstellung zu prüfen. In anderen Fällen muss das Strahlprofil im laufenden Betrieb kontinuierlich überwacht werden. Bei wissenschaftlichen Anwendungen werden Laser beispielsweise oft im Grenzbereich betrieben, sodass kontinuierliche bzw. regelmäßige Messungen des Strahlprofils sicherstellen müssen, dass der Laser noch innerhalb der erwarteten Parameter funktioniert. In der Fertigungsindustrie gibt es Fälle, wo das Laserprofil regelmäßig geprüft werden muss, um Ausschuss durch nachlassende Laserstrahl-Qualität zu vermeiden. In anderen Fällen, z.B. bei medizinischen Anwendungen, hat der Arzt keine Möglichkeit den Laser zu kalibrieren, daher muss der Hersteller schon bei der Konstruktion sicherstellen, dass der Laser während der gesamten Nutzungsdauer fehlerfrei funktioniert. Es gibt jedoch auch medizinische Laseranwendungen wie z.B. die fotorefraktive Keratotomie (PRK), bei der eine regelmäßige Überprüfung des Strahlprofils die Zuverlässigkeit deutlich erhöhen kann. Bei der PRK wird das Strahlprofil so geformt, dass die Strahlungsintensität entlang des Strahlquerschnitts verändert wird.
Um die Effektivität dieser Strahlprofiländerung zu gewährleisten, muss geprüft werden können, in welchem Maße das strahlverändernde Medium das Profil bzw. die Strahlungsintensität verändert hat. Im Folgenden soll der allgemeine Stand der Technik in der Laserstrahlanalyse beschrieben werden. 1-14 Vorgestellt werden die allgemeine Notwendigkeit der Strahlprofilanalyse, Methoden der Laserstrahlprofilmessung, eine Beschreibung der in der Strahlprofilmessung verwendeten Geräte, eine Darlegung der durch Betrachtung des Strahlprofils auf einfache Weise verfügbaren Informationen und schließlich eine Beschreibung der quantitativen Messmethoden für Laserstrahlprofile sowie der Bedeutung dieser quantitativen Messungen.
Hartmann Wellenfronten-Analysator
Der Hartmann-Sensor wurde vor 100 Jahren für optische Messungen entwickelt. Später wurden diese Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt, unter anderem in der Adaptiven Optik, der Augenheilkunde und der Wellenfronten-Analyse. In diesem Dokument möchten wir die Funktionsweise des Spiricon Hartmann Wellenfronten-Analysators (HWA) erklären, die Einsatzmöglichkeiten des Geräts beschreiben und es mit ähnlichen Technologien vergleichen
Was ist der M2-Wert?
M2 oder die Beugungsmaßzahl ist ein Wert, der angibt, wie nahe ein Laser einem Single Mode TEM00 Strahl kommt.