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Bestimmung des Reflexionsgrades von hochreflektierenden Spiegeln

31.12.2006

Die Entwicklung von leistungsstarken Lasersystemen benötigt hochreflektierende Spiegel, die üblicherweise mittels dielektrischer Verspiegelungen realisiert werden. Deren Güte muss auch hinsichtlich ihrer räumlichen Homogenität beurteilt werden. Herkömmliche Reflexionsverfahren sind auf Grund der erzielbaren Messunsicherheit von einigen zehntel Prozent dazu nur unzureichend geeignet.

Aus diesem Grund wurde in Anlehnung an die im Laserzentrum Hannover [1] und an der Universität Stuttgart [2] entwickelten Messverfahren eine Messeinrichtung zur präzisen Bestimmung von Reflexionsgraden nahe 100 % aufgebaut.

Dabei wird ein Laserstrahl (1064 nm) von einem hochreflektierenden Chopperspiegel in zwei Strahlengänge aufgeteilt. Ein Teilstrahl gelangt über die zu untersuchende Probe in eine Ulbrichtkugel. Der andere Teilstrahl fällt auf direktem Wege in die Kugel. Mit Hilfe eines Lock-In-Verstärkers kann dann das Differenzsignal gemessen und der Reflexionsgrad bestimmt werden.


Messaufbau für die "Produktmessung" (1. Teilstrahl gelangt direkt in die Kugel und 2. Teilstrahl wird durch Chopper- und Probenspiegel reflektiert.)

Ein externes Referenznormal wird nicht benötigt, allerdings muss der Chopperspiegel präzise kalibriert werden. Im realisierten Messsystem gelingt diese Absolutwertkalibrierung mittels zweier unterschiedlicher Aufbauten (so genannter Produkt- und Verhältnisaufbau), für die die Empfängereinheit und ein Hilfsspiegel umgestellt werden müssen. Neben der Bestimmung des Reflexionsgrades an einem festgelegten Ort auf der Probe kann durch horizontale und vertikale Verschiebung des Prüflings auch die Homogenität der Beschichtung ermittelt werden. Bild 2 zeigt beispielhaft die Ergebnisse einer Homogenitätsmessung für einen dielektrisch beschichteten Spiegel.


Reflexionsgradverteilung einer dielektrischen Probe mit 9 x 9 Messpunkten und einem Messpunktabstand von 1,5 mm


Literatur:

[1] Evaluierung eines Messverfahrens zur genauen Bestimmung des Reflexionsgrades optischer Komponenten, Dr.-Ing. Christoph Fleig, Universität Stuttgart, 2003, Herbert Utz Verlag, München

[2] Forschungsbericht: ISO-Standardverfahren zur Optikcharakterisierung im industriellen Qualitätsmanagement, Laser Zentrum Hannover e.V., Januar 2004