Heterodyne Laser-Interferometrie mittels phasengekoppelter Halbleiterlaser und Absorbanzmodulations-Nanoskopie für die Gigahertz-Schwingungsmesstechnik

Robert Kowarsch

doi:10.51202/9783186270085

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Heterodyne Laser-Interferometrie mittels phasengekoppelter Halbleiterlaser und Absorbanzmodulations-Nanoskopie für die Gigahertz-Schwingungsmesstechnik

Autor:innen:
Reihe:: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Band 1270
Verlag:: 2021

Zusammenfassung

Die vorliegende Dissertation wendet sich an Ingenieure und Wissenschaftler im Bereich der optischen Schwingungsmesstechnik und hochauflösenden Mikroskopie (Nanoskopie). Sie befasst sich mit der Modellierung und Simulation von zwei zentralen Herausforderungen der Gerätetechnik der heterodynen Laser-Interferometrie für die Schwingungsmessung an Mikrosystemen bis zu 6 GHz. Zum einen wird die Auswirkung der Gigahertz-Trägererzeugung mittels phasengekoppelter Laser in einer optoelektronischen Phasenregelschleife auf die Auflösung für Schwingungsamplituden im Subpicometer-Bereich theoretisch untersucht und im Experiment demonstriert. Zum anderen wird mittels reversibel optisch schaltbarer Absorbanz in einer photochromen Dünnschicht ein Verfahren zur örtlichen Hochauflösung jenseits der

Beugungsgrenze für die Reflexionsmikroskopie untersucht. Anhand der Erkenntnisse werden Näherungsformeln sowie Hinweise für die Anwendung gegeben.

Symbolverzeichnis IX

Kurzfassung XIX

1 Einleitung ...

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2021
ISBN-Print: 978-3-18-527008-6
ISBN-Online: 978-3-18-627008-5
Verlag: VDI Verlag, Düsseldorf
Reihe: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik
Band: 1270
Sprache: Deutsch
Seiten: 182
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Teilzugriff Seiten I - XX Download Kapitel (PDF)
1. Motivation Kein Zugriff
2. Ansatz zur Gigahertz-Trägererzeugung Kein Zugriff
3. Nanoskopie-Ansatz für technische Oberflächen Kein Zugriff
4. Wissenschaftliche Hypothesen Kein Zugriff
5. Gliederung Kein Zugriff
1. 1. Akustooptische Trägererzeugung Kein Zugriff
  2. Erweiterung der Messbandbreite Kein Zugriff
  3. Elektrooptische Trägererzeugung Kein Zugriff
  4. Trägererzeugung mittels Zwei-Wellenlängen-Laser Kein Zugriff
  5. Trägererzeugung mittels Frequenzdifferenz-Regelung Kein Zugriff
  6. Modelle zum Differenzphasenrauschen im Interferometer Kein Zugriff
  7. Fazit zum Stand der Wissenschaft der Trägererzeugung Kein Zugriff
2. 1. Realisierbare Photochrom-Konzentrationen und Schichtdicken Kein Zugriff
  2. Modelle und Studien zur Absorbanzmodulation Kein Zugriff
  3. Fazit zum Stand der Wissenschaft bei der Hochauflösung mittels Absorbanzmodulation Kein Zugriff
1. 1. Heterodynverfahren und Bandbreiten-Anforderung Kein Zugriff
  2. Auswirkung von Nichtlinearität auf die Bandbreitenforderung Kein Zugriff
  3. Phasenrauschen und Linienbreite der Laserquelle Kein Zugriff
  4. Signalverarbeitung Kein Zugriff
2. 1. Nichtlineare Modellierung Kein Zugriff
  2. Kleinsignal-Modellierung im Arbeitspunkt Kein Zugriff
  3. Stabilität Kein Zugriff
  4. Halte- und Fangbereich Kein Zugriff
  5. Flexible und dynamische Wahl der Trägerfrequenz Kein Zugriff
1. Rauschäquivalente Amplitudenauflösung Kein Zugriff
2. 1. Zusammenhang des Rauschens von Differenzphase und Interferenzsignal Kein Zugriff
  2. Varianz des Differenzphasen-Rauschens Kein Zugriff
3. 1. Zwei freilaufende Laser im Interferometer Kein Zugriff
  2. Zwei ideal-gekoppelte Laser im Interferometer Kein Zugriff
4. Differenzphasen-Rauschen von phasengekoppelten Lasern Kein Zugriff
5. 1. Ideale OPLL mit endlicher Regelbandbreite Kein Zugriff
  2. OPLL mit endlicher Verstärkung Kein Zugriff
  3. Träger-Kollaps Kein Zugriff
  4. Übergang zu Schrotrausch-begrenzter Detektion Kein Zugriff
  5. Übergang zu Intensitätsrausch-begrenzter Detektion Kein Zugriff
1. 1. Ortsauflösung der optischen Mikroskopie Kein Zugriff
  2. Ortsauflösungsvermögen eines LDV-Mikroskops Kein Zugriff
2. 1. Photophysikalische Parameter des Photochroms BTE-I Kein Zugriff
  2. Ratengleichung der Photokinetik Kein Zugriff
  3. Absorption und Absorbanz Kein Zugriff
  4. Analytische Näherung zur Photokinetik Kein Zugriff
  5. Grenzflächenreflexion an der AML Kein Zugriff
3. 1. Transmissionskontrast Kein Zugriff
  2. Dicke der Absorbanzmodulationsschicht Kein Zugriff
  3. Reflexionskontrast durch AMI Kein Zugriff
  4. Verhältnis von Signal zu Störung Kein Zugriff
1. 1. Photostationarität und Abbruchkriterium Kein Zugriff
  2. Nachverarbeitung der Simulationsdaten Kein Zugriff
2. 1. Absorbanzverteilung und resultierendes AMI-Punktbild Kein Zugriff
  2. Steigerung der Ortsauflösung Kein Zugriff
  3. Gesamttransmission und Störung durch Hintergrund Kein Zugriff
  4. Photokinetik in der AML Kein Zugriff
3. Wellenoptische Erweiterung des Modells Kein Zugriff
4. Simulationsergebnisse der Parameterstudie Kein Zugriff
5. Fazit Kein Zugriff
6. 1. Besondere Anforderungen an die AML Kein Zugriff
  2. Massebedeckung des schwingenden Bauteils durch AML Kein Zugriff
  3. Energieeintrag in die AML Kein Zugriff
1. 1. Aufbau des Laser-Doppler-Vibrometers Kein Zugriff
  2. Photodetektoren Kein Zugriff
  3. Aufbau des Mikroskops Kein Zugriff
  4. Einkopplung eines kommerziellen LDV Kein Zugriff
2. 1. Durchstimmbarer Slave-Laser Kein Zugriff
  2. Master-Laser Kein Zugriff
  3. Phasendetektion Kein Zugriff
  4. Schleifenfilter Kein Zugriff
  5. Prozedur zum Einrasten der Phasenregelung Kein Zugriff
3. Software zur automatisierten LDV-Messung Kein Zugriff
4. 1. Vollaussteuerung am Analog-Digital-Wandler Kein Zugriff
  2. Demodulation und Rekonstruktion der Schwingform Kein Zugriff
5. 1. LDV-Amplitudenauflösung durch Quantisierungsrauschen Kein Zugriff
  2. Optimierung der Referenzleistung Kein Zugriff
  3. Datenvolumen und Messzeit Kein Zugriff
1. Demonstration einer Schwingungsmessung Kein Zugriff
2. 1. Messung bei 600MHz-Träger mit Si-Photodetektoren Kein Zugriff
  2. Messung bei 2,4GHz-Träger mit GaAs-Photodetektoren Kein Zugriff
  3. Rastermessung der Oberflächenwelle Kein Zugriff
  4. Messung elektromechanischer Eigenschaften Kein Zugriff
3. 1. Rastermessung der Schwingformen bei den Harmonischen Kein Zugriff
  2. Rastermessung der anharmonischen Seitenbanden Kein Zugriff
1. Zusammenfassung Kein Zugriff
2. Ausblick Kein Zugriff
1. 1. Näherung mittels Laguerre-Gauß-Moden Kein Zugriff
  2. Parabolische Näherungen im Zentrum Kein Zugriff
2. Abschätzung der Schaltzyklen Kein Zugriff
1. Messvolumen Kein Zugriff
2. 1. Abgeglichener Photodetektor Kein Zugriff
  2. Güte der Leistungsteilung am Strahlteiler Kein Zugriff
  3. Ausrichtung der Galliumarsenid-Photodetektoren Kein Zugriff
3. Detaillierte Bauteillisten Kein Zugriff
Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 169 - 182

Heterodyne Laser-Interferometrie mittels phasengekoppelter Halbleiterlaser und Absorbanzmodulations-Nanoskopie für die Gigahertz-Schwingungsmesstechnik

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