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PRIMES GmbH
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Germany

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Der LaserQualityMonitor (LQM) charakterisiert automatisch und in kurzer Zeit die Strahlparameter einer Strahlquelle. Das Messsystem ist kompakt, einfach zu justieren und kann individuell erweitert werden.


Strahlpropagationen ermitteln, Fehler analysieren
Mit dem LaserQualityMonitor bietet PRIMES eine integrierte Lösung für die schnelle und unkomplizierte Analyse der Strahleigenschaften einer Strahlquelle. Mit diesem Messsystem wird die Strahlpropagation von Lasern aus dem UV- bis NIR-Bereich charakterisiert und qualifiziert. Darüber hinaus lassen sich Fehler im optischen Aufbau von Resonatoren und Strahlabbildungssystemen leicht analysieren.

Diese PRIMES-Innovation vermisst direkt die Leistungsdichteverteilung einer Fokusgeometrie, die durch eine integrierte Fokussieroptik erzeugt wurde. Das macht dieses System am Markt einzigartig.

Vorteil dieser Messmethode: Störungen durch Beugungsstrukturen, Dejustage, Asymmetrien und weitere Effekte werden in den gemessenen Leistungsdichteverteilungen direkt sichtbar.


Kompakt, einfach, individuell erweiterbar
Der LQM charakterisiert automatisch und in kurzer Zeit die Parameter einer Strahlquelle konform zur Norm ISO 11146. Es handelt sich um ein kompaktes und einfach zu justierendes Messsystem, das direkt vor dem zu vermessenden Laser positioniert und zum Laserstrahl ausgerichtet wird. Der LQM besteht im Wesentlichen aus einem Grundsystem, in dem alle optischen Komponenten und Messfunktionen vollständig integriert sind. Das Grundgerät kann durch Vorsatzmodule mit Strahlteiler, Absorber und Justageeinheit ergänzt und in seiner Leistungsfähigkeit bis in den Multikilowattbereich gesteigert werden. Faserhalter, Kollimatoren, Neutralglasfiltereinsätze sowie zusätzliche Messobjektive sind bei Bedarf erhältlich. Darüber hinaus können integrierte Messstationen als Sonderlösung geliefert werden.

Aus der Praxis

Typischer Anwendungsbereich ist die Qualitätssicherung in der Fertigung von Strahlquellen. Der LQM vereinfacht Service und Wartung und unterstützt die Laser- und Anlagenentwicklung.

Messverfahren – das Prinzip

Die Charakterisierung eines kollimierten Laserstrahls mit Rayleighlängen von typischerweise zehn Metern erfordert aufgrund der sehr langen Messwege von drei bis sechs Rayleighlängen einen großen Messaufwand. Diese Form der Vermessung ist aus Platzgründen in der Regel unmöglich. Daher empfiehlt ISO 11146 alternativ die Vermessung einer durch Fokussierung erzeugten Kaustik, um die Beugungsmaßzahl M² zu bestimmen.

Der LQM erzeugt diese geräteinterne Kaustik durch Fokussierung des eingestrahlten kollimierten Laserstrahls. Der fokussierte Strahl wird über mehrere integrierte Abschwächer und ein Objektiv vergrößert auf dem CCD-Chip abgebildet. Aus der so gemessenen zweidimensionalen Leistungsdichteverteilung ermittelt die LaserDiagnosticsSoftware Radius, Lage und Ausrichtung des Strahls. Durch Verfahren dieser Messanordnung und Wiederholen der Messung an verschiedenen Positionen im Gerät werden alle zur Beschreibung der künstlichen Kaustik nötigen Parameter ermittelt. Die elektronische Belichtungszeitsteuerung des CCD-Chips erweitert den Dynamikbereich des Systems. Dadurch ist ein Umbau der Filter während einer Messung im Allgemeinen nicht erforderlich.

Indem also der Laserstrahl fokussiert und charakterisiert wird, kann der Messweg von mehreren Metern auf einige Millimeter verkürzt werden. Der M²-Wert lässt sich auf diese Weise leicht ermitteln, da sichergestellt ist, dass die zur Fokussierung verwendete Optik keine Abbildungsfehler erzeugt, die den zu vermessenden Strahl beeinflussen. Die Werte des Strahlparameters des fokussierten Laserstrahls werden gemäß ISO 11146 auf die Werte des kollimierten Strahls zurückgerechnet.

Gemessene Strahlparameter

  • Strahltaillendurchmesser / Strahlabmessungen
  • Taillenlage / Fokuslage in Bezug zum Strahleintritt in den LQM
  • Strahlradius
  • Fernfelddivergenz
  • Rayleighlänge
  • Divergenz
  • Beugungsmaßzahl M²

Zwei Alternativen für die Bedienung

Für die Bedienung des LQM stehen zwei Alternativen zur Verfügung:

  1. Die PC-basierte LaserDiagnosticsSoftware LDS ermöglicht es, die Strahlverteilung manuell und halbautomatisch zu messen und die Strahlposition sowie Strahlabmessungen zu ermitteln.
  2. Skripte steuern halbautomatisiert den LQM, beispielsweise für sich wiederholende Messaufgaben in Service, Qualitätssicherung und Abnahme. Sie werden auf den aktuellen Messablauf individuell angepasst. Vorteil: Durch eine programmierte Benutzerführung können die Anforderungen an die Bedienung des LQM erheblich reduziert werden.

Die Datenübertragung zum PC erfolgt über Ethernet (100 MBit).

Modelle und Optionen

  • Leistungsmessung am Absorber
  • Klemm-Halter für Kollimatoren mit 35, 40 und 50 mm Außendurchmesser
  • Kollimator mit 67 mm Brennweite bis 6 kW und Faseraufnahmen LLK-D sowie QBH
  • Messobjektive 1:1 und 5:1
  • Wellenlängenbereich: 1030 – 1090, 515 – 545 und 340 – 360 nm
  • Neutralglasfilter OD1, OD2, OD3, OD4, OD5