Rückführbare Leistungsmessungen in der Laserradiometrie

Ob in der medizinischen Therapeutik und Diagnostik, der industriellen Fertigung, der Telekommunikationstechnik, der Präzisionsmesstechnik oder der Grundlagenforschung, überall spielen Laser eine Rolle, deren wirksame Strahlungsleistung genau zu messen ist. Allerdings zeigen kommerzielle Leistungsmesser mit Werkskalibrierungen nicht selten Abweichungen von bis zu 10 %.

Die PTB hat daher eine Laserradiometrie aufgebaut, mit der durch rückführbare Leistungsmessungen weit geringere Unsicherheiten (zwischen 0,2 % und 1 %) erreicht werden. Alle Laserradiometer-Normale der PTB sind über eine Kalibrierkette an ein Kryoradiometer, das derzeit genaueste Normal für optische Strahlungsleistung, angeschlossen. Sie sind sehr unterschiedlich aufgebaut und für verschiedene Leistungs- und Wellenlängenbereiche optimiert, so dass Leistungsmesser im Nanowatt-Bereich für die optische Nachrichtentechnik (im sichtbaren und nahen Infrarotbereich) ebenso kalibriert werden können wie solche für Hochleistungs-CO2-Laser zur Materialbearbeitung mit einer Ausgangsleistung von mehr als 1 kW. Bei den Kalibrierungen der Leistungsmesser werden derselbe Lasertyp und dieselbe Laserlinie benutzt, an welcher der Kunde Leistungen messen will.

Die Empfängernormale sind Substitutionsradiometer, bei denen die Strahlung möglichst vollständig absorbiert wird. Bestimmt wird die elektrische Leistung, die die gleiche Erwärmung erzeugt. Die Messungen mit elektrischer Beheizung ermöglichen - ausgehend vom Niveau des Kryoradiometers (ca. 1 mW) - den Leistungsbereich zu höheren und kleineren Leistungen über mehr als zwölf Dekaden auszudehnen.

Zurzeit wird im Rahmen eines kürzlich genehmigten BMBF-Projektes auch die Messtechnik für die zukünftig in der Halbleiterlithographie wichtige 157-nm-Linie entwickelt.