Entwicklung eines wellenlängenstabilisierten Halbleiterlaser-Interferometers zur relativen Längen- sowie absoluten Abstandsmessung:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1993
|
| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 8]
364 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 1993 |
| Beschreibung: | XIII, 144 S. Ill., graph. Darst. |
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
.
1
2
EINFUEHRUNG
IN
LASERLAENGENMESSVERFAHREN
.
3
2.1
PRINZIPIELLE
AUFGABE
DER
DIMENSIONELLEN
MESSTECHNIK
.
3
2.2
METERDEFINITION
UND
IHRE
REALISIERUNG
.
3
23
LAENGENMESSUNG
MIT
LASERN
.
5
2.3.1
LAUFZEITMESSUNG
VON
LASERPULSEN
.
6
2.3.2
MODULATIONSVERFAHREN
.
7
2.3.3
TRIANGULATIONSVERFAHREN
.
7
2.3.4
AUTOFOKUSVERFAHREN
.
8
2.3.5
LASERINTERFEROMETER
.
8
2.4
EINFLUSSFAKTOREN
AUF
DIE
LAENGENMESSUNG
.
9
3
LASERINTERFEROMETRIE
-
STAND
DER
TECHNIK
.
10
3.1
GESCHICHTLICHE
ENTWICKLUNG
.
10
3.2
DER
LASER
ALS
STRAHLQUELLE
.
10
3.2.1
ANFORDERUNGEN
AN
DEN
LASER
.
10
3.2.2
PRINZIP
DER
FREQUENZSTABILISIERUNG
.
11
3.2.3
DER
HALBLEITERLASER
.
12
33
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
VON
LASERINTERFEROMETERN
.
13
3.3.1
MICHELSON-INTERFEROMETER
MIT
EIN-MODEN-VERFAHREN
.
14
3.3.2
DAS
ZWEIMODEN
HETERODYN-VERFAHREN
.
16
3.3.3
VERFAHREN
ZUR
INTERFERENZPHASENBESTIMMUNG
.
18
3.4
STANDARDANWENDUNGEN
DES
LASERINTERFEROMETERS
.
20
3.4.1
DYNAMISCHE
WEGMESSUNG
-
INKREMETALER
WEGGEBER
.
20
3.4.2
STATISCHE
WEGMESSUNG
-
DER
METERKOMPARATOR
.
20
3.4.3
GERADHEITS
UND
EBENHEITSMESSUNG
.
21
3.4.4
WINKELMESSUNG
.
22
3.4.5
RECHTWINKLIGKEITSMESSUNG
.
23
3.4.6
LEISTUNGSDATEN
EINES
LASERINTERFEROMETERS
.
23
33
WEITERE
ANWENDUNGEN
DES
LASERINTERFEROMETERS
.
24
3.6
FEHLEREINFLUESSE
.
25
3.6.1
DER
BRECHUNGSINDEX
DER
LUFT
.
25
3.6.2
PARAMETERVERFAHREN
.
27
3.6.3
REFRAKTOMETERVERFAHREN
.
27
3.6.4
THERMISCHE
MATERIALAUSDEHNUNG
.
29
VI
INHALTSVERZEICHNIS
3.6.5
COSINUSFEHLER
.
30
3.6.6
ABBE-FEHLER
.
31
3.6.7
TOTWEGFEHLER
.
31
3.6.8
ZUFAELLIGE
MESSABWEICHUNGEN
.
31
3.6.9
GRENZEN
DER
GENAUIGKEIT
VON
LASERINTERFEROMETER-SYSTEMEN
.
32
3.7
INTERFEROMETRISCHE
WELLENLAENGENMESSUNG
.
33
3.7.1
MICHELSON-ANORDNUNG
.
33
3.7.2
FABRY-PEROT-ANORDNUNG
.
34
3.7.3
FIZEAU-ANORDNUNG
.
35
3.8
MINIATUR-LASERINTERFEROMETER
.
35
3.9
NEUARTIGE
EINSATZGEBIETE
IN
DER
INDUSTRIE
.
37
3.9.1
3D-TRILATERATIONSPRINZIP
.
37
3.9.2
3D-POLARKOORDINATENMESSPRINZIP
.
38
3.10
DEFIZITE
INTERFEROMETRISCHER
MESSVERFAHREN
.
39
4
ZIELSETZUNG
.
41
5
THEORIE
DER
ABSOLUTINTERFEROMETRIE
.
43
S.L
DAS
PRINZIP
DER
MEHRWELLENLAENGENINTERFEROMETRIE
.
43
5.2
ABSOLUTINTERFEROMETRIE
MIT
DISKRETEN
WELLENLAENGEN
.
44
5.2.1
MESSPRINZIP
.
45
5.2.2
MATHEMATISCHE
ERZEUGUNG
SYNTHETISCHER
WELLENLAENGEN
.
46
5.2.3
EINFLUSS
VON
MESSUNSICHERHEITEN
.
49
5.2.4
GENAUIGKEIT
DES
VERFAHRENS
.
50
53
ABSOLUTINTERFEROMETRIE
MIT
KONTINUIERLICHER
WELLENLAENGENMODULATION
.
51
5.3.1
MESSPRINZIP
.
51
5.3.2
GENAUIGKEIT
DES
MODULATIONSVERFAHRENS
.
52
5.3.3
METHODE
DES
FREQUENZVERGLEICHS
.
53
5.4
ERWEITERUNG
DES
MESSPRINZIPS
DER
KONTINUIERLICHEN
WELLENLAENGEN
MODULATION
.
54
5.4.1
REFERENZSTRECKENMETHODE
.
54
5.4.2
METHODE
DER
WELLENLAENGENREGELUNG
.
55
5.4.3
KOMBINATION
VON
REFERENZSTRECKENMETHODE
UND
WELLENLAENGENREGELUNG
57
5.4.4
KOMBINATION
VON
DISKRETER
WELLENLAENGENVERTEILUNG
UND
DER
METHODE
DER
WELLENLAENGENREGELUNG
.
58
5.5
FEHLEREINFLIISSE
.
59
5.6
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
LASERQUELLE
UND
ZWISCHENFAZIT
.
59
INHALTSVERZEICHNIS
VII
6
UNTERSUCHUNG
VON
HALBLEITERLASERN
.
62
6.1
DER
HALBLEITERLASER
.
62
6.2
AUFBAU
UND
FUNKTIONSPRINZIP
.
63
6.2.1
LASERRESONATOR
UND
LONGITUDINALE
MODEN
.
64
6.2.2
HALBLEITERLASERSTRUKTUREN
.
65
63
SPEKTRALE
EIGENSCHAFTEN
.
66
6.3.1
STRAHLUNGSDIVERGENZ
UND
ASTIGMATISMUS
.
66
6.3.2
STROM-LEISTUNGS-CHARAKTERISTIK
.
67
6.3.3
POLARISATION
DER
LASERSTRAHLUNG
.
68
6.3.4
RAUSCHVERHALTEN
.
68
6.3.5
EMISSIONSSPEKTRUM
UND
LINIENBREITE
.
69
6.3.6
EMISSIONSWELLENLAENGE
.
69
6.3.7
DYNAMISCHES
DURCHSTIMMVERHALTEN
.
71
6.3.8
KOHAERENZLAENGE
.
72
6.3.9
RUECKLICHTEMPFINDLICHKEIT
.
73
6.3.10
SPEKTRALE
ALTERUNG
.
73
6.4
SPEZIELLE
LASERRESONATORSTRUKTUREN
.
74
6.4.1
DFB-LASER
.
74
6.4.2
DBR-LASER
.
75
6.4.3
SEC-LASER
.
75
6.4.4
C'
-LASER
.
76
63
DURCHSTIMMBARE
HALBLEITERLASER
MIT
EXTERNEM
RESONATOR
.
76
6.6
STABILISIERUNG
VON
HALBLEITERLASERN
.
77
6.6.1
PARAMETERSTABILISIERUNG
.
77
6.6.1.1
LASERDIODENHALTERUNG
.
78
6.6.1.2
TEMPERATURREGELUNG
.
78
6.6.2
FREQUENZSTABILISIERUNG
VON
HALBLEITERLASEM
.
79
6.6.3
WELLENLAENGENSTABILISIERUNG
VON
HALBLEITERLASEM
.
80
6.6.3.1
FABRY-PEROT-METHODE
.
81
6.6.3.2
MICHELSON-METHODE
.
81
6.7
ZWISCHENFAZIT
.
82
7
WELLENLAENGENSTABILISIERTES
HALBLEITERLASER-INTERFEROMETER
WHI
.
83
7.1
PRINZIP
DER
WELLENLAENGENSTABILISIERUNG
MIT
DEM
WHI
.
83
7.1.1
EMPFINDLICHKEIT
UND
EINDEUTIGKEIT
DER
WELLENLAENGENREGELUNG
.
84
7.2
OPTISCHER
AUFBAU
UND
STRAHLENGANG
.
86
73
DAS
REGELINTERFEROMETER
.
88
7.3.1
DER
ELEKTRONISCHE
REGLER
.
88
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
7.3.2
KOPPLUNG
DER
BEIDEN
REGELINTERFEROMETER
.
88
7.4
GESAMTE
MESSANORDNUNG
DES
WHI
.
89
7.5
UNTERSUCHUNG
DER
WELLENLAENGENSTABILISIERUNG
MIT
EINER
REGELSTRECKE
.
90
7.5.1
BESTIMMUNG
DER
WELLENLAENGENSTABILITAET
.
90
7.5.2
VERGLEICH
DER
WELLENLAENGENSTABILITAET
UNSTABILISIERT/PI-STABILISIERT
.
.
.
.
91
7.5.3
EINFLUSS
VON
LUFTTEMPERATURAENDERUNGEN
AUF
DIE
WELLENLAENGENREGELUNG
.
93
7.5.4
EINFLUSS
VON
FREMDGASEN
AUF
DIE
WELLENLAENGENREGELUNG
.
94
7.6
UNTERSUCHUNG
DER
WELLENLAENGENSTABILISIERUNG
MIT
ZWEI
REGELSTRECKEN
.
95
7.6
1
UNTERSUCHUNG
DES
TEMPERATUREINFLUSSES
AUF
DIE
OPTIK
.
96
7.6.2
ABSTANDSHALTER
AUS
ZERODUR
UND
CFK
.
98
7.7
VERGLEICHSMESSUNGEN
MIT
EINEM
KOMMERZIELLEN
INTERFEROMETER
.
99
7.7.1
VERGLEICHSLAENGENMESSUNG
.
99
7.7.2
EINFLUSS
VON
FREMDGASEN
AUF
DIE
VERGLEICHSLAENGENMESSUNG
.
100
7.8
ZWISCHENFAZIT
.
101
8
INTERFEROMETER
ZUR
WELLENLAENGENMESSUNG
-
WAVEMETER
.
102
8.1
MESSPRINZIP
.
102
8.2
OPTISCHER
AUFBAU
.
103
8.2.1
STRAHLENGANG
.
104
83
ELEKTRONISCHE
SIGNALVERARBEITUNG
.
104
8.3.1
VIERFACHAUSWERTUNG
.
105
8.3.2
TESTMESSUNGEN
.
106
8.4
AUFLOESUNGSERWEITERUNG
.
107
8.4.1
INTERPOLATION
.
107
8.4.2
PHASENMESSUNG
.
108
8.4.3
STATISTISCHE
AUFLOESUNGSERWEITERUNG
.
.108
83
FEHLEREINFLUESSE
.
109
8
5
1
DIGITALISIERUNGSFEHLER
.
109
8.5.2
COSINUSFEHLER
.
110
8.5.3
DISPERSION
DER
LUFT
.
111
8.5.4
STABILITAET
DES
REFERENZLASERS
.
113
8.5.5
STABILITAETDESVERSUCHSAUFBAUS
.
113
8.5.6
GESAMTMESSUNSICHERHEIT
.
113
8.6
MESSUNGEN
MIT
DEM
WAVEMETER
.
114
8.6.1
VERGLEICH
MIT
EINEM
KOMMERZIELLEN
WELLENLAENGENMESSGERAET
.
114
8.6.2
MESSUNG
DER
WELLENLAENGE
EINES
NEODYM-YAG-LASERS
.
115
8.7
ZWISCHENFAZIT
.
116
INHALTSVERZEICHNIS
IX
9
ABSOLUTMESSENDES
HALBLEITERLASER-INTERFEROMETER
AHI
.
117
9.1
AHI
MIT
KONSTANTER
REFERENZSTRECKE
.
117
9.1.1
MESSPRINZIP
.
117
9.1.2
MESSANORDNUNG
.
118
9.1.3
DURCHFUEHRUNG
DER
MESSUNG
.
119
9.1.4
PHASENMESSUNG
.
119
9.1.5
STATISTISCHE
AUFLOESUNGSERWEITERUNG
.
120
9.1.6
FEHLEREINFLUESSE
.
122
9.1.7
KALIBRIERUNG
DER
REFERENZSTRECKE
.
123
9.2
AHI
MIT
KONSTANTER
GESAMTLAENGE
VON
MEB
UND
REFERENZSTRECKE
.
124
93
AHI
MIT
WELLENLAENGENREGELUNG
.
124
9.3.1
MESSPRINZIP
.
124
9.3.2
MESSANORDNUNG
.
125
9.3.3
DURCHFUEHRUNG
DER
MESSUNG
.
125
9.3.4
PHASENMESSUNG
.
125
9.4
AHI
MIT
WELLENLAENGENREGELUNG
UND
ZUSAETZLICHER
DISKRETER
WELLENLAENGE
.
127
9.4.1
MESSPRINZIP
.
127
9.4.2
MESSANORDNUNG
.
127
9.4.3
DURCHFUEHRUNG
DER
MESSUNG
.
127
9.5
MESSERGEBNISSE
.
128
9.5.1
ABSOLUTE
ABSTANDSMESSUNG
NACH
DEN
METHODEN
(1)
UND
(2)
.
128
9.5.2
FEHLEREINFLUESSE
.
131
9.5.3
ABSOLUTE
ABSTANDSMESSUNG
NACH
METHODE
(3)
.
131
9.5.4
ABSOLUTE
ABSTANDSMESSUNG
NACH
METHODE
(4)
.
132
9.6
ZWISCHENFAZIT
.
135
10
ZUSAMMENFASSUNG
.
136
11
LITERATURVERZEICHNIS
.
139 |
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| author | Thiel, Jürgen |
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