Quantitative Vermessung thermischer Linsen

Bild: Thermische Linse

Die Erzeugung so genannter "thermischer Linsen" bei Durchstrahlung von optischen Medien (z.B. Fenster, Linsen, Laserstäbe) mit intensiver Laserstrahlung ist ein seit langem bekanntes Problem. Die dadurch auftretende Strahlverformung kann zu Instabilitäten, Dejustage und Zerstörung von optischen Komponenten führen.

Am Laser-Laboratorium Göttingen wurde nun ein Messsystem zur quantitativen Erfassung dieses Effektes entwickelt. Es basiert auf einem verbesserten Hartmann-Shack-Wellenfrontsensor, der sich durch eine extreme Empfindlichkeit auszeichnet und mittlerweile Wellenfrontänderungen im Bereich Lambda/10.000 nachweisen kann.

Das entspricht Abweichungen von weniger als 0,1 nm bei einer abgetasteten Fläche von einigen Quadrat-Zentimetern. Der Vorteil gegenüber interferometrischen Verfahren besteht darin, dass das Messsystem trotz der hohen Empfindlichkeit sehr kompakt und flexibel einsetzbar ist.
Die Aufnahme der Wellenfront ist einfach und erfolgt in Echtzeit.

Mit diesem neuen Verfahren lassen sich einerseits die induzierten Wellenfrontveränderungen durch Zernike-Analyse genau vermessen, so dass Maßnahmen zur Kompensation (z.B. durch adaptive Optiken) ergriffen werden können. Andererseits kann die photothermische Messung auch zur schnellen Bewertung der Qualität optischer Komponenten eingesetzt werden, da das Ausmaß der Wellenfrontänderung direkt proportional zu den thermischen Absorptionsverlusten ist.

Damit erschließt sich ein weiteres Einsatzgebiet des Hartmann-Shack-Sensors, der auch zur Echtzeit-Charakterisierung von Laserstrahlung (Strahlprofil, Propagation, M²-Messung) verwendet wird.

COMPAMED.de; Quelle: PhotonicNet