Studien- und Abschlussarbeiten

Entwicklung, Aufbau und Erprobung eines 1-D-Beugungseffizienzsensors

* Dieses Thema wurde/wird bereits bearbeitet.
 
Jahr:  2008
Studiengang:  Augenoptik / Augenoptik & Hörakustik
Kategorie:  Diplomarbeit
Erstbetreuer:  Prof. Dr. Jürgen Nolting
Externer Betreuer: Dr. Jürgen Flieser
Ersteller: Johanna Promberger
Kurzbeschreibung:     

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Ziel: Entwicklung und Erprobung eines optischen Sensors, mit dem Submikrometer-Änderungen der Strukturbreiten eindimensionaler, bewegter Reflexionsgitter mit Gitterkonstanten im unteren Mikrometerbereich bestimmt werden können.

Methode: Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Sensortypen vorgeschlagen, gebaut und untersucht. Beide arbeiten mit einem VCSEL als Lichtquelle, als Detektoren dienen bei einem Typ Photodioden und beim intensiver untersuchten eine Zeilenkamera. Der optische Strahlengang wurde mit dem Ray Tracing-Programm Zemax simuliert und optimiert. Darauf aufbauend erfolgte die Konstruktion der mechanischen Bauteile mittels ProE Wildfire. Die in dieser Arbeit erstellte Software zur Ansteuerung des Sensors, zur Datenerfassung und -auswertung läuft unter LabView. Zunächst wurden die Sensoren auf einem optischen Tisch montiert und mit einem manuellen Verschiebetisch getestet. Für die genaueren Untersuchungen wurde der Sensor mit Zeilenkamera an eine Maschine mit einer hoch präzisen, gesteuert positionierbaren Linearachse montiert.

Ergebnisse: Die Untersuchungen erfolgten an Teilungen mit Gitterkonstanten von 2 μm, 4 μm, 8 μm und 20 μm. Für Gitterkonstanten von 8 μm und darunter werden Strichbreitenänderungen im Submikrometerbereich entlang einer Teilung hinreichend gut erkannt. Die Kalibrierung der Strichbreite erfolgte mit anderen Meßmitteln. Bei einer Gitterkonstante von 20 μm war eine Aussage über Strichbreitenschwankungen im Submikrometerbereich nicht möglich. Für die weitere Optimierung des Sensors wurden eine Reihe von Vorschlägen erarbeitet.

Schlußfolgerung: Der 1-D-Beugungseffizienzsensor ist zur Erkennung von Strichbreitenänderungen bei Teilungen von 8 μm Gitterkonstante und darunter verwendbar. Für den Einsatz in präzise temperierten Maschinen wird ein Kühlgehäuse für die Zeilenkamera empfohlen.