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Patent and Technology Offers

Our patent and technology offers are sorted by technology terms and classifications of the International Patent Code (IPC). The technical fields that are assigned to the categories are also explained.

There are 43 results for "Optics".

Optische Charakterisierung von Mikropartikeln

Größenverteilungen von Mikropartikeln oder ihr wellenlängenabhängiger Brechungsindex können bisher nur durch größeren Aufwand bestimmt werden. Das neue PTB-Verfahren vereinfacht die Messung: Aus dem Transmissionsspektrum von Partikeln in Suspensionen, Emulsionen oder Aerosolen wird der spektrale Extinktionsquerschnitt abgeleitet und anschließend mittels eines mathematischen Auswerteverfahrens analysiert. Mit einer einzigen Transmissionsmessung an festen oder flüssigen Mikropartikeln ermöglicht das Verfahren die gleichzeitige Bestimmung der der Größenverteilung, der Konzentration und des spektralen Brechungsindex‘ von Partikeln, mit dem sich die chemische Zusammensetzung analysieren lässt.

PTB reference: 0474

Frequenzlängenstabilisierung mit Hilfe von integrierten Optiken für atomare Fallenchips

Für den Fortschritt von Ionenfallen-Quantencomputern ist Skalierbarkeit erforderlich: immer mehr Qubits, immer mehr Ionen müssen miteinander interagieren. Ein wichtiger Schritt, um die Skalierbarkeit dieses Systems zu ermöglichen, ist die Integration photonischer Bauelementen in den Fallenchip. Zudem ist zu erwarten, dass die Frage der Stabilisierung der Frequenz ganz bis zum Atom/Ion immer wichtiger wird. Die neue PTB-Technologie basiert auf einem Chip mit integrierten Optiken, welcher das Konzept der Frequenzlängenstabilisierung über die Gesamtlänge des Laserlichts zwischen einem Laser und dem Chip realisiert. So kann das Signal höchster Qualität praktisch störungsfrei vom Laser bis zum Chip gesendet werden.

PTB reference: 0559

Differenzielles Gradiometer

Sensoren zur Untersuchung des Schwerefeldes der Erde werden in vielfältigen Bereichen der Geodäsie, Geophysik und Gravimetrie eingesetzt. Für die Messung von Dichteinhomogenitäten in der Erdoberfläche wurde in der PTB ein differenzielles Gradiometer mit hoher Empfindlichkeit entwickelt. Das als Nullinstrument konzipierte Gradiometer ist insbesondere zur Bestimmung von vertikalen Schweregradienten geeignet, während es gegenüber störenden Einflüssen durch andere Schweregradienten sowie die absolute Fallbeschleunigung unempfindlich ist.

PTB reference: 0539

Ionenfallenelektrode mit integrierter Photonendetektion

Bei der Realisierung von Quantenprozessoren, die Qubits mithilfe von Ionen implementieren, werden Ionenfallen für die Speicherung und Manipulation der Qubits benötigt. Herkömmliche Ionenfallen besitzen Elektroden zur Erzeugung des Fallenpotenzials und separate Komponenten zur Photodetektion. Das neuartige PTB-Konzept führt diese beiden Bestandteile erstmals zu einem integrierten Bauteil zusammen.

PTB reference: 0532

Verkürztes Fehlertrennverfahren zur Drehtischkalibrierung

Bei der Messung mit Koordinatenmessgeräten (KMG) werden häufig Drehtische eingesetzt, um das zu vermessende Objekt im KMG zu positionieren. Die aus dieser Rotationsführungen resultierenden Geometrieabweichungen sind durch geeignete Kalibrierverfahren in allen 6 Freiheitsgraden zu ermitteln und zu minimieren. Mit Hilfe eines Kugeltellers kann die Messung der Abweichungen direkt auf dem KMG selbstkalibrierend durchgeführt werden. Das neue Konzept der PTB sieht vor, die dafür benötigte Anzahl der Kugelmessungen deutlich zu minimieren, wobei sowohl die Anzahl der Kugeln auf dem Teller als auch die Zahl der Messpositionen im KMG reduziert werden kann. Die Messunsicherheit gegenüber dem bisherigen Verfahren erhöht sich bei geeigneter Auswahl der Kugel- bzw. Messpositionen nur unwesentlich.

PTB reference: 0544

Ionenfalle mit supraleitender Elektrode

Ein Quantencomputer verwendet Qubits für die Ausführung seiner Operationen. Ionenfallen haben sich bisher als eine der besten Möglichkeiten zur Herstellung, Speicherung und Manipulation von Qubits erwiesen. Das PTB-Konzept basiert auf der Integration von bisher separaten Komponenten: der Sensor zur Photodetektion und die Fallen-Elektroden werden zusammengeführt. Diese Idee ermöglicht einen vereinfachten Aufbau von Ionenfallen und insbesondere bei einer Serienfertigung die vereinfachte Herstellung.

PTB reference: 0545

Quantensensor für Geschwindigkeitsmessung

Ein neues Messverfahren ermöglicht durch Nutzung einer Rb-Gaszelle den Aufbau eines Quantensensors für Geschwindigkeitsmessung. Dabei wird die Phase des rückreflektierten Probenstrahls bei einer Dopplermessung, nach Durchlaufen der Rb-Zelle detektiert und analysiert. Dadurch können Geschwindigkeitsmessungen in LIDAR/RADAR-Anwendungen um mehrere Größenordnungen verbessert werden. Der technische Aufwand einer Realisation beschränkt sich auf Anwendung etablierter optischer Technologien wie stabilisierte Laser und Atomdampfspektroskopie. Die neuen Technologien befinden sich derzeit in einer schnellen Entwicklungsphase und können einfach in miniaturisierte Module integriert werden.

PTB reference: 0528

Flexible optical amplifier for optical frequency transmission

Optical loss compensation is a major challenge for long-dis-tance optical frequency transmission via fibre links. Con-ventional optical amplifiers based on erbium-doped fibres offer a limited gain of < 20dB and are susceptible to backscatter and reflection which lead to unavoidable phase jumps in the transmitted signal. PTB's new concept is based on a Brillouin amplifier, which has a particularly high optical gain and narrow bandwidth. The core of the new develop-ment is a low-cost and flexibly applicable structure that al-lows frequency transfer uncertainties of less than 10-20. The new Brillouin amplifier is suitable for various frequency bands and can amplify optical signals outside the ITU C-band.

PTB reference: 0551

Fibre-based roll angle measurement

PTB holds a patent for absolute roll angle measurement of high-precision linear adjusters used in optical metrology or industrial production, comprising an autocollimator and a roll angle measuring instrument. The roll angle can be measured with a low measurement uncertainty, making it possible to determine all three angular positions of an object in combination with the autocollimator. In addition, this angle measurement system can be used to measure the topography of a surface in conjunction with a scanning topography sensor.

PTB reference: 0513

Kalibrierprobe für Röntgenfluoreszenzanalyse

Für die Kalibrierung von Messgeräten für die Röntgenfluoreszenz bei kleinen Winkeln wurde in der PTB, zusammen mit einem Kooperationspartner, die Herstellung einer schichtbasierte Kalibrierprobe sowie ein damit ermöglichtes Kalibrierverfahren entwickelt.

Die Kalibrierprobe umfasst Piko- und/oder Nanometer-schichten verschiedener Elemente und ist dafür geeignet, den Einfallswinkel, die Photonenenergie sowie das Produkt aus Intensität der Anregungsstrahlung, effektivem Raumwinkel der Detektion und Detektoreffizienz in einem Röntgenfluoreszenz – Spektrometer reproduzierbar und absolut zu bestimmen.

PTB reference: 0495

Dynamische Prüf- und Kalibriergasherstellung

Für die Überwachung von Anlagen und für den Gesundheitsschutz ist der Einsatz von Gassensoren und deren Kalibrierung von zunehmender Bedeutung. Beispielsweise werden zur Vermeidung von Virusübertragungen, aber auch für die Erhaltung der Konzentrationsfähigkeit der Personen in einem Raum, CO2-Sensoren zur Überwachung der Luftqualität eingesetzt. Zur Kalibrierung dieser Sensoren werden Prüfgasgemische benötigt, deren Konzentration – insbesondere im Bereich von 400 ppm bis 2000 ppm –dynamisch eingestellt werden können. Ein innovatives Verfahren aus der PTB nutzt hierfür eine Vorrichtung zur Mischung eines Matrixgases und eines Zumischgases mithilfe von kritisch betriebenen Düsen. Wobei die Bestimmung des Mischungsverhältnisses eines binären Prüf- oder Kalibriergases nur anhand von Druckmessungen an zwei Düsen erfolgt.

PTB reference: 0546

Magneto-optische Fresnel-Atomfalle

Das Ziel der magneto-optischen Falle (MOT) ist das zuverlässige Einfangen und Kühlen von Atomen mit Laserlicht, wobei ein einfallender Fallenstrahl zur achromatischen Erzeugung aller Fallenstrahlen führt. Jede atomare Spezies benötigt eine spezielle Laserwellenlänge, manche sogar mehrere. Kompakte Geometrien erzeugen alle benötigten Laserstrahlen aus einem einzigen einfallenden Strahl mittels diffraktiver oder reflektiver Elemente.
Das neue Konzept der PTB kombiniert die Vorteile diesen Ansatzes zu einer achromatischen, quasi-planaren Atomfalle.

PTB reference: 0514

Sensitive Multi-Reflexionszelle für hochgenaue Gasanalysen

Kleinste Mengen einzelner Gase können erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit, die Umwelt oder industrielle Prozesse haben. Für diese wichtige Messaufgabe entwickeln PTB-Forscher eine verbesserte Version einer Herriott-Zelle. Die neue Zelle erreicht mit einem Spiegeldurchmesser von 150mm und einem Abstand von 1m eine effektive Laser-Weglänge von bis zu 1000 Metern. Durch eine konzentrische Anordnung der Spiegel und der geschickten Montierung planer Elemente im Innenraum (s. Bild), wird eine effektivere Nutzung der Spiegeloberflächen realisiert. Daher ist die Wechselwirkung des Lasers mit Gasgemischen besonders intensiv.

PTB reference: 8398

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Inventor:

Rubin, Tom

Putzke, Stephan

Documentation:

DE 10 2016 102 431.7 ; 2016-02-11

DE 10 2016 102 431 B3 ; 2017-05-11

DE 10 2016 102 430.9 ; 2016-02-11

DE 10 2016 102 430 B3 ; 2017-08-17

WO 00 2017 137 502 A1 ; 2017-02-09

 

 

IPC-Code:

Contact:

Raman-Standard

Die Raman-Mikroskopie ist eine vielseitige Messmethode zur zerstörungsfreien Charakterisierung von chemischer Probenzusammensetzung, Kristallinität und mechanischen Spannungseinflüsse. Ortsaufgelöste Informationen im Mikrometerbereich werden durch schrittweises Abrastern der Probe unter dem Mikroskop erhalten. Die Qualität des erhaltenen Bildes wird dabei maßgeblich durch die Eigenschaften der Scan-Einrichtung beeinflusst. Deshalb ist eine sorgfältige Kalibrierung des Mikroskoptisches erforderlich. Herkömmliche Standards zur Kalibrierung von optischen Mikroskopen sind nur sehr eingeschränkt für die meisten Raman-Messaufgaben verwendbar, da sie entweder kein Raman-Signal hervorrufen (Cr, SiO2, Quarz) oder die Anforderungen an Orthogonalität, Topographie und Periodizität nicht erfüllen. Aus diesem Grund wurde ein neuer Raman-Standard entwickelt.

PTB reference: 0369

Vakuum-Interferometer für Messungen im Nanometerbereich

Für Präzisionslängenmessungen an Objekten mit Strukturen im Nanometerbereich werden häufig Laser-Interferometer eingesetzt. Bei hohen Präzisionsanforderungen wirkt sich bereits ein minimal geänderter Brechungsindex in Luft negativ aus. Eine Messung im Vakuum würde diese Einflüsse vermeiden, ist aber nicht bei allen Messobjekten möglich. Zusammen mit dem Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme in Ilmenau wurde ein Verfahren entwickelt, das auf einer luftgelagerten Vakuum-Abdichtung beruht. Das Messobjekt kann außerhalb des Vakuums positioniert werden, und mit Ausnahme eines sehr kleinen Luftspalts verläuft der Strahlengang des Interferometers im Vakuum. 

 

 

PTB reference: 0420

Optische Baugruppe für die Optimierung stabiler Längenverhältnisse

Mittels einer speziellen Endspiegel-Konstruktion einer Laser-Cavity ist es möglich, für die Planität der verwendeten Spiegel auch unter wechselnder Druckbelastung zu sorgen. Die Konstruktion beruht darauf, die eigentlichen Resonatorspiegel beidseitig, spannungsfrei mit dem gleichen Druck zu beaufschlagen, auch wenn der Druck im Innern der Mess-Cavity sich deutlich vom äußeren Druck des Gesamtaufbaus unterscheidet. Damit ist es möglich, Partialdrücke in der Laser-Cavity zu bestimmen, wenn diese in eine Vakuummesskammer eingebracht wird. Hierdurch ist es beispielsweise über Absorptionsmessungen möglich - sehr geringe Partialdrücke von Gasen und deren Konzentration über einen weiten Druckbereich mit hoher Genauigkeit zu erfassen.

PTB reference: 0487

Doppel D-Spiegel-Halter

Bisherige Spiegelhalter sind lediglich in der Lage jeweils nur einen Strahl zu justieren. Sollten zwei Strahlen mit einem Abstand von wenigen Millimetern (~2- 15mm) auf einen Spiegel fallen, so ist es nicht möglich diese unabhängig voneinander mit einem einzigen Halter zu justieren. Es werden in diesem Fall immer zwei oder weitere Halter benötigt. Dies erzeugt einen sehr hohen Strahlenabstand und sorgt für einen deutlich höheren Platzverbrauch auf dem optischen Tisch. Durch den patentierten Doppelspiegelhalter der PTB ist dieses Problem nunmehr gelöst.

PTB reference: 0525

Metrological Asphere Standards

The traceable measurement of aspheres with uncertaintie of a few tens of nanometres is a major challenge. The aspherical standards developed at PTB provide a significantly better calibration of aspherical and free-form surface measuring instruments and allow comparison measurements of tactile and optical measuring methods on aspherical surfaces.

Technical Description

Optics whose form clearly deviates from a sphere, as for example aspheres or free-form surfaces, are essential components of many modern imaging systems. Nowadays, tactile measuring methods, by means of micro-coordinate measuring machines (µCMM), and optical measuring methods are used to measure such bodies. For this reason, comparisons of both measuring methods are necessary.

For these applications, PTB has developed several standards whose surface has a defined, aspheric shape. The aspheric standards are to be manufactured on an ultra-precision turning machine with a diamond. The developments include, for example, multi-radius objects combining spherical segments of different radii (see figure) as well as objects whose basic spherical surface shape is modulated with sinusoidal profiles and contains free-form surfaces with Zernike moments.

These different shapes serve to determine the lateral resolution, the vertical accuracy and the precise shape. The test objects are characterized and, whenever possible, calibrated using a traceable measurement procedure.

Application

The new test objects are interesting for test laboratories along the traceability chain and for quality assurance in industry. To improve the in-house measurement technology, the test objects can be added to any optical or tactile measuring instrument.

Economic Significance

Such test objects increase the confidence of manufacturers and of end consumers in the accuracy of measurement at a fraction of the cost of a complete device.

Development Status

The test objects are continuously used at PTB. Further information can be found at: https://doi.org/10.1117/1.OE.58.9.092602. A German patent with the number DE 10 2013 222 927 B4 has been granted.

PTB reference: 0363

Effiziente Optik eines Faser-Brillouin-Verstärkers mit erleichterter Automatisierbarkeit

Für die Übertragung von ultrastabilen optischen Frequenzen über lange Glasfaserstrecken werden bidirektionale Verstärker benötigt, um optische Verluste von etwa 20 dB pro 100 Kilometer zu kompensieren. Der neue PTB-Aufbau eines Faser Brillouin Amplifier Moduls (FBA) verbessert die Einkopplung des Pumplasers und reduziert die Signalverluste innerhalb des Aufbaus. Mithilfe eines zusätzlichen Monitorports kann jetzt die Polarisation zwischen Signal und Pumplaser präzise justiert und permanent überwacht werden.

PTB reference: 0466

Glasfasergeführte Referenzfrequenz

Eine PTB-Erfindung ermöglicht die Übertragung und Empfang des Signals eines ultrastabilen "single-frequency"-Lasers über große Entfernungen in normalen Telekommunikationsglasfasern. Die Erfindung löst das Problem des Anschlusses einer großen Anzahl von Kunden an eine einzige Faserstrecke. Eine optische Frequenz wird über eine lange Glasfaserleitung übertragen und kann jetzt - trotz der zu erwartenden Störungen in Phase, Mittenfrequenz und Polarisation - an jedem Ort der Leitung abgetastet und auf die Ursprungsfrequenz uo des PTB-Normals rückgeführt werden. Die Erfindung stellt zugleich einen bedeutenden Schritt zur Übertragung des Zeitsignals einer optischen Uhr („Atomuhr aus der Steckdose“) dar.

PTB reference: 0222

Ultrakompensierter Laserspiegel

Die Erfindung betrifft ein Spiegelbauteil für einen optischen Resonator, mit einem Spiegelelement zum Reflektieren von Licht und einem Abstandshalter, wobei der Abstandshalter im Intervall zwischen 0°C und 50°C einen Nulldurchgang im thermischen Ausdehnungskoeffizienten (alphak) hat und wobei das Spiegelelement eine mechanische Güte aufweist, die größer ist als die Güte (QA) des Abstandshalters. Erfindungsgemäß ist ein Kompensationselement vorgesehen, das im Intervall zwischen 0°C und 50°C einen Nulldurchgang im thermischen Ausdehnungskoeffizienten (alphak) hat, wobei das Spiegelelement zwischen dem Abstandshalter und dem Kompensationselement angeordnet ist.

PTB reference: 0213

Hybrides Rastermikroskop

Die Rasterkraftmikroskopie steht vor der Herausforderung, dreidimensionale Strukturen schnell und präzise zu messen. Diese schnelle Inspektion auf größere Flächen auszudehnen ist Ziel eines neuen hybriden Messsystems. Mit ihrer Entwicklung integriert die PTB in den Aufbau des interferometrisches optischen Mikroskops eine Rasterkraftmesseinrichtung, die zur Aufnahme eines detaillierten Ausschnitts in den optischen Pfad geschwenkt wird. Die Besonderheit dabei ist, dass der interferometrische Messpfad gleichzeitig als Auswerteeinheit des Rasterkraftmikroskops dient. Die Projektion des Interferenzbilds auf dem Cantilever erfolgt mit einer neuen Bildanalyse, bei der die Position der Interferenzstreifen ausgewertet wird. Das System ist somit einfach in bestehende interferometrische Messgeräte integrierbar.

PTB reference: 0511

Neues Zusatzelement für Ulbricht-Kugeln verbessert Transmissionsmessung

Ulbricht-Kugeln (integrating spheres) werden oft zur Lichtstrom-Messung eingesetzt, so auch bei der Transmissionsmessung von Mikroskopobjektiven. Diese Transmissionsmessungen können jetzt mit einem neuen Zusatzelement mit verbesserter Genauigkeit durchgeführt werden. PTB-Mitarbeiter entwickelten einen speziellen Einsatz, der die Einlassöffnung der Ulbricht-Kugel dem Objektiv optimal anpasst.  Dadurch kann bei vorhandenen Kugeln eine bessere Messgenauigkeit erzielt werden.

PTB reference: 0475

Freiformflächen mit Punktesensoren und Autokollimatoren vermessen

In einem neuen PTB-Verfahren werden Autokollimatoren insbesondere bei der Detektion der Verkippung von Interferometern verwendet, die wiederum Freiformen und asphärischen Linsen vermessen. Hierzu ist an dem Interferometer ein Spiegelelement aus mehreren Teilspiegeln angebracht. Der Messbereich des Autokollimatos kann somit deutlich erweitert werden, ohne an Genauigkeit zu verlieren. Zusätzlich ist eine spezifische Führung für das Interferometer, als Topografiesensor der Oberfläche des Prüflings, entwickelt worden.

PTB reference: 0509

Positionsgenaue Markerstrukturen

In der industriellen Fertigung werden häufig Markerstrukturen genutzt, um die relative Lage zweier Objekte zueinander zu ermitteln. Eine neue Messmethode der PTB hat durch die Kombination von optischem Imaging und Scatterometrie eine Auflösung der räumlichen Überlagerung von unter 1 nm erreicht und ist zudem besonders schnell. Zugleich werden die Markerstrukturen in den Fokus eines Lasers gebracht und das von ihnen gestreute Licht auf einer Quadrantendiode detektiert. Dabei ergibt sich bei exakter Überlagerung der Strukturen eine symmetrische Intensitätsverteilung an der Diode. Abweichungen hiervon sind ein genaues Maß für die Güte der Überlagerung. Die Methode lässt sich mit einfachen optischen Komponenten in einen Messprozess integrieren.

PTB reference: 0522

Homogenisierung von Strahlungsquellen und Focal Plane Arrays (FPA)

Ein neuartiges Verfahren ermöglicht Software-gestützt eine deutlich verbesserte Kalibrierung von Mehrelementsensoren (FPA) und bildgebenden Systemen (Kameras). Bei flächigen Strahlungsquellen kann zusätzlich eine gezielte Ansteuerung von Flächenelementen zu einer bisher nicht erreichbaren Flächenhomogenität führen.

PTB reference: 0374

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Inventor:

Gutschwager, Berndt

Hollandt, Jörg

Documentation:

DE 10 2014 018 340.8 ; 2014-11-20

PCT/EP 2015 077276 ; 2015-11-20

DE 10 2014 018 340 B3 ; 2016-01-07

WO 2016/079326 A1 ; 2016-05-26

EP 3 222 033 B1 ; 2021-07-28

 


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Elektrooptischer Wechsel-Gleich-Transfer von Spannungen

Der Wechsel-Gleich-Spannungstransfer wird mithilfe von Apparaturen durchgeführt, die sowohl auf Wechselstrom als auch auf Gleichstrom auf bekannte Art und Weise reagieren. Die herkömmliche Methode für diesen Transfer erfolgt bislang mit thermischen Konvertern und ist bei höheren Spannungen mit beträchtlichen Verlustleistungen behaftet. Überdies sind darauf basierte Verfahren mit erhöhten Messunsicherheiten verbunden. Das neue Konzept der PTB zum Transfer von Spannungen beruht auf einem bekannten elektrooptischen Effekt, dem sog. Pockels-Effekt, und wird durch Nutzung eines bestimmten Segments der Übertragungsfunktion umgesetzt. Eine solche Implementierung ist von niedrigen bis zu hohen Spannungen skalierbar, zudem mit geringfügigen Verlustleistungen verknüpft und ermöglicht so Messungen hoher Frequenzen.

PTB reference: 0515

Mikroelektromechanisches Rastermikroskop

Mit einem 3D-Rastekraftmikroskop (englisch: atomic force microscope AFM) können kritische Dimensionen oder nanostrukturierte Vertiefungen genau vermessen werden. Das neue Konzept der PTB sieht ein miniaturisiertes AFM in Form eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), vor. Neben der Auflösung der drei translatorischen Bewegungen der Spitze ermöglicht es, zur Genauigkeitssteigerung auch drei rotatorische Bewegungen zu detektieren. Dieses Verfahren dient dazu beispielsweise hinterschnittene Strukturen besser aufzulösen bzw. in Ecken besser messen zu können. Dabei wird das AFM aus einem Chip gebildet, der auf Grund erhabener Strukturen einen Bauraum von 20 mm Kantenlänge nicht überschreitet.

PTB reference: 0512

Pulsed-in cw-Konverter für Quasi-cw-Laser

Spektrale Kalibrierungen optischer Empfänger erfolgen meist durch Monochromatoren, die mit Hilfe optischer Gitter oder Prismen aus dem Spekrum einer Weißlichtquelle einen schmalen Wellenlängenbereich emmittieren. Die Strahlungsleistung ist aufgrund der physikalischen Limitierung entspechend gering. Die neue PTB-Erfindung hingegen erlaubt erstmals Kalibrierungen ohne Monochromatoren und somit nahezu ohne Leistungsverluste oder Fluoreszens. Zusätzlich wird dabei die Repetationsrate aufgrund der geschickten Konfektionierung der einzelnen Komponenten deutlich erhöht.

PTB reference: 0254

Laser-Längenmesssystem

Die Erfindung betrifft ein Laser-Längenmesssystem mit einer Laserlichtquelle für erstes Laser-Licht einer ersten Wellenlänge, einem zumindest abschnittsweise konvex sphärischen Reflektor, der einen Krümmungskreis-Mittelpunkt und einen Krümmungskreis-Radius hat, einer Fokussiervorrichtung zum Fokussieren des ersten Laser-Lichts auf den Reflektor, so dass ein erster Mess-Laserstrahl entsteht, einem Retroreflektor zum Reflektieren des ersten Mess-Laserstrahls, so dass ein erster reflektierter Laserstrahl entsteht, einer Laserstrahl-Nachführvorrichtung, die zumindest auch um den Krümmungskreis-Mittelpunkt schwenkbar ist und ausgebildet ist, um den Mess-Laserstrahl dem Retroreflektor nachzuführen. und einem Interferometer zum interferometrischen Messen einer Abstandsänderung des Retroreflektors vom Krümmungskreis-Mittelpunkt anhand des ersten reflektierten Laserstrahls. Erfindungsgemäß

ist zumindest eine Quelle für zweites Laser-Licht zumindest einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge und eine Einrichtung zum Fokussieren des Laser-Lichts der zweiten Wellenlänge auf den Reflektor vorgesehen, wobei die Laserstrahl-Nachführvorrichtung ausgebildet ist zum Richten eines vom Reflektor reflektierten zweiten Mess-Laserstrahls in Richtung des Retroreflektors.

PTB reference: 0266

Frequenzstabilisierungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Frequenzstabilisierungsvorrichtung mit (a) einem

optischen Resonator, der einen ersten Spiegel, zumindest einen

zweiten Spiegel, eine Fixiervorrichtung, mittels der der erste Spiegel relativ zum zweiten Spiegel fixiert ist, aufweist und eine optische Achse besitzt, wobei der erste Spiegel und der zumindest zweite Spiegel so angeordnet sind, dass sie einen geschlossenen Lichtweg entlang zumindest einer optischen Achse begrenzen, und (b) einer Haltevorrichtung zum Halten des optischen Resonators, die eine Mehrzahl an Verbindungselementen aufweist, in denen die Haltevorrichtung mit der Fixiervorrichtung verbunden ist, wobei jedes der Verbindungselemente so ausgebildet sind, dass es die Fixiervorrichtung bezüglich zweier translatorischer Freiheitsgrade von Bewegungen der Haltevorrichtung entkoppelt und bezüglich eines translatorischen Freiheitsgrads fixiert.

PTB reference: 0282

Faser-Detektorkopplung

Detektoranordnung zum Leiten elektromagnetischer Strahlung aus einer optischen Faser auf einen Detektor, wobei ein Austrittsende der optischen Faser mit einer Austrittsfläche und eine Detektorfläche des Detektors in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse wenigstens so weit mit einem für elektromagnetische Strahlung einer gewünschten Wellenlänge transparenten, nicht-gasförmigen Material gefüllt ist, dass elektromagnetische Strahlung, die aus der Austrittsfläche des Austrittsendes der optischen Faser austritt, direkt in das Material eintritt und von dem Material direkt auf die Detektorfläche fällt.

PTB reference: 0372

Kompakte Vakuumdurchführung für Glasfasern

Die Erfindung betrifft eine Durchführung einer Leitung durch eine Durchgangsöffnung einer Wandung, wobei die Durchführung wenigstens einen Verschlusspfropfen aufweist, der eine Durchgangsbohrung aufweist, in der die Leitung geführt ist, und der derart in die Durchgangsöffnung eingesetzt ist, dass ein gasdichter Kontakt zwischen der Wandung und dem Verschlusspfropfen hergestellt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an der Leitung zumindest im Bereich des Verschlusspfropfens eine Hülse gasdicht festgelegt ist, die die Leitung umgibt und derart in die Durchgangsbohrung eingeführt ist, dass ein gasdichter Kontakt zwischen der Hülse und dem Verschlusspfropfen hergestellt ist und die Hülse entlang einer Längsstreckung relativ zu dem Verschlusspfropfen verschiebbar und um die Längsrichtung drehbar ist.

PTB reference: 0373

Bestimmung der Position des Messvolumens bei der LDA

Optisches und daher berührungsloses Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung; das LDA-Verfahren wird aufgrund seiner geringen Messunsicherheit zur Volumenstrommessung verwendet. Weitere Anwendungsgebiete der LDA sind die Strömungsdiagnose und die Kalibrierung von Anemometern.

PTB reference: 0375

Analytische Jacobi-Matrizen für optische Systeme

Für Optimierungs-, Kalibrier- und Rekonstruktionsverfahren optischer Systeme müssen Jacobi-Matrizen bestimmt werden. Bisher werden die Jacobi-Matrizen gewöhnlich numerisch durch Variation der zu betrachtenden Parameter und Wiederholung der Simulation erstellt (numerischer Differenzenquotient). Dies kostet jedoch viel Zeit und kann zu numerischen Ungenauigkeiten führen. Das hier entwickelte Verfahren ermöglicht die analytische Berechnung solcher Jacobi-Matrizen und verbessert dadurch die Performance und Genauigkeit erheblich. Das Verfahren eignet sich für optische Systeme bei denen ein Strahl von einem Startpunkt zu einem bestimmten Endpunkt verfolgt wird (Rayaiming). Das Rayaiming selbst ist ein nichtlineares Problem, welches mehrere Raytracingvorgänge benötigt und somit rechenintensiv ist.

PTB reference: 0376

Selbstentlüftung von Rohrleitungs-, Schauglasarmaturen, Fensterkammern oder optischer Zugänge

In vielen Rohrleitungs-, Schauglasarmaturen oder optischen Zugängen gibt es bauartbedingte Hochpunkte und Toträume, in denen sich Luft befinden kann. Im Betrieb von verfahrenstechnischen Anlagen, Kraftwerken oder Strömungs-Messsystemen ist häufig eine vollständige Entlüftung, beziehungsweise Minimierung der eingeschlossenen Luftmenge unerlässlich. Durch das neue PTB-Verfahren wird die eingeschlossene Luft im Betrieb der Armatur automatisch durch die Hauptströmung abgesaugt.

PTB reference: 0391

Laser-Doppler-Durchflussmessgerät mit automatisierter Rekonstruktion des optischen Zugangs

Für Volumenstrommessungen mithilfe der Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) muss das Geschwindigkeitsprofil innerhalb der Rohrleitung bestimmt werden. Dazu werden die Fluidgeschwindigkeiten an mehreren Messpositionen innerhalb des Rohres vermessen. Die Geschwindigkeitsinformation ist auf eine Kalibrierung des Interferenzstreifenabstandes an einem Geschwindigkeitsnormal rück-führbar. Durch die neue PTB-Erfindung wird die Messunsicherheit der Positionsbestimmung deutlich verringert, da nun auch Informationen über die Geometrie und die Brechungsindizes des optischen Zugangs messtechnisch direkt vor Ort erfasst werden.

PTB reference: 0411

Homogener Flächenstrahler

Überall dort wo Flächensensoren kalibriert werden müssen, von der Thermografie bis hin zu Herstellern von Kameras im Konsumgüterbereich ist die computergestützte Kalibriemethode der PTB anwendbar. Sind bei Flächenemittern die einzelnen Emitterzellen getrennt ansteuerbar, so erlaubt das Verfahren die direkte Homogneisierung der Quelle. Die übliche Abrasterung des Emitters mittels eines Einzelsensors kann völlig unterbleiben. Die PTB-Erfindung ermöglicht die Realiserung von einzigartig homogenen Strahlquellen bei gleichzeitiger Reduzierung der Kalbrierzeit.

PTB reference: 0425

Transfernormal zur Kalibrierung von Höchstfrequenzelektronik und für den Einsatz in der Wellenformmetrologie

Die Kalibrierungen von Höchstfrequenzelektronik, wie z. Bsp. ultraschnelle Photodioden oder High-End-Osziloskopen, mit einer Bandbreite von bis zu 100 GHz für IKT-Anwendungen werden routinemäßig an einem Primärnormal in der PTB im Kundenauftrag durchgeführt. Hierzu müssen die hochpreisigen Systeme in die PTB verbracht werden. Eine direkte Prüfung in den Zwischenzeiträumen ist gegenwärtig durch Anwender und Hersteller solcher Systeme nicht möglich. Die PTB hat jetzt ein schuhkartongroßes Spannungspulsnormal entwickelt, dessen Emissionseigenschaften an dem Primärnormal kalibriert und dann in einer Datenmatrix abgelegt werden. Damit ist der Einsatz eines rückgeführten Pulsstandards, z. Bsp. für die Vermessung der Übertragungseigenschaften der 100 GHz Systeme auch am Ort des Anwenders oder Herstellers möglich. Dieses System kann als Transfernormal eines Pulsgenerators mit Frequenzkomponenten deutlich jenseits von 100 GHz betrachtet werden. Es ermöglicht eine erhöhte Messrichtigkeit bei den Anwendern, ohne die typischerweise jährliche Primärkalibrierung, überflüssig zu machen. Konzeptbeschreibung, Stücklisten und Layout-Diagramme können über eine Lizenz erworben werden.

PTB reference: 7093

Effizientere Ebenheitsmessung durch das Tiltmeter-EADS

Derzeit werden Ebenheitsmessungen hauptsächlich mit teuren Autokollimatoren oder Interferometern realisiert. Die PTB-Erfindung „Tiltmeter-EADS“ (Exact Autocollimation Deflectrometric Scanning) ermöglicht die Vermessung der Oberflächentopografie großer Flächen ohne solche komplexen optischen Systeme. Der vereinfachte Aufbau der PTB-Technologie verwendet einen Autokollimator lediglich als Nullinstrument, während die eigentliche Messung bzw. die Neigungsbestimmung des Probentisches über ein Tiltmeter ausgeführt wird. Damit greifen die Forscher auf einfachere Komponenten zurück, um schnellere und präzisere Messergebnisse zu erhalten. Der neue Aufbau ermöglicht zudem eine Kostenreduktion gegenüber herkömmlichen Systemen.

PTB reference: 0438

Kompakter UV-Double-Pass-AOM

Akustooptische Modulatoren (AOM) dienen zur Modulation der Frequenz und Intensität von Laserstrahlung. Verläuft der Strahl zweimal durch den AOM wird eine Verdopplung der Frequenzverschiebung bei gleichzeitig guter Unterdrückung der primären Strahlfrequenz ermöglicht. Diesen Aufbau nennt man Double-Pass-Anordnung. Das neue PTB-Design verwendet eine spezifische Faltung des Strahlengangs für die Verwendung im ultravioletten Spektralbereich. In dem Design werden gleichzeitig zwei Nachteile herkömmlicher UV-Double-Pass-Anordnungen eliminiert, in dem hier kein Strahlenfokus in der Nähe einer Spiegeloberfläche liegt und der Gesamtaufbau zudem äusserst kompakt realisiert ist.

PTB reference: 0505

Radius-Vorwärtsmessung

Bei der Radiusmessung von Sphärensegmenten stellt die thermische Ausdehnung der Messapparatur einen sehr großen und die Unsicherheit beschränkenden Einflussfaktor dar. Das neue PTB-Verfahren für die interferometrische Messung von Sphärensegmenten kompensiert solche Unsicherheiten durch Kombination eines Distanz-messenden Interferometers (DMI), das die Position der zu vermessenden Oberfläche von der Rückseite aus vorbestimmt, und den Phaseninformationen des Fizeau-Interferometers, das die Abstandsinformation direkt, aber nur modulo der halben Wellenlänge registriert.

PTB reference: 0506

Dickenmessvorichtung zur Messung einer Dicke flacher Werkstücke und zugehöriges Verfahren

Zur Messung der Maßhaltigkeit von gewalzten Produkten (Folien, Blechen usw.) werden im Produktionsprozess zur Erfassung von Stärken im Bereich von 5-30 μm verschiedene Verfahren benutzt. Die derzeitig besten optischen Verfahren kommen dabei auf eine Messunssicherheit > 1 μm. Für Spezialfolien und weitere Anwendungen werden jedoch wesentlich geringere Messunsicherheiten vom Markt gefordert. Das Verfahren integriert Mehrwellenlängeninterferometrie in bestehende Lasertriangulationsbasierte Sensoriken, um durch einen Korrekturpfad und über zusätzliche Phaseninformationen die Messunsicherheit auf 0,1 μm zu senken.

PTB reference: 0482