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Strahlformungsoptik-Verifikation

Ein Strahlaufweiter macht aus dem dünnen Laserstrahl ein breites, paralleles Bündel, ein Strahlverkleinerer skaliert es am Ende wieder runter auf die Grösse eines Wellenfrontsensors.

Photonik & Laser Sensorik & Messtechnik

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01Ausgangslage

Ein Strahlaufweiter macht aus dem dünnen Laserstrahl ein breites, paralleles Bündel, ein Strahlverkleinerer skaliert es am Ende wieder runter auf die Grösse eines Wellenfrontsensors. Vier solche Baugruppen lagen schon fertig konstruiert vor, für zwei Wellenlängen. Eigentlich hiess es nur noch: nach Zeichnung bauen. Der Haken: Ein Wellenfrontsensor merkt nicht, ob eine krumme Wellenfront vom Prüfling kommt oder von der eigenen Optik davor. Ein Fehler in der Zuführung sieht dort exakt gleich aus wie ein Defekt im Bauteil.

02Vorgehen

Statt einfach loszubauen, haben wir alle vier Baugruppen erst am Rechner durchgespielt – Strahlengang exakt nach Zeichnung simuliert, mit allen Linsenpositionen wie geplant. Als Messlatte diente die effektive Brennweite: Bei einer afokalen Baugruppe muss die praktisch gegen unendlich gehen. War sie das nicht, haben wir die richtige Linsenposition ausgerechnet – und danach noch geprüft, wie viel Spiel die Mechanik dabei überhaupt vertragen darf.

03Ergebnis

Zwei Fehler kamen ans Licht, die sonst erst nach dem Bau oder erst in der Messung aufgefallen wären – der eine grob genug für eine neue Fassung, der andere so klein, dass er als rätselhafter Messfehler durchgegangen wäre. Und die Toleranzstudie hat gleich noch gezeigt: eine feine Verstellung pro Linse braucht's gar nicht. Ergebnis – einfach gebaute, robuste Fassungen statt teurer Feinmechanik, mal vier.

Was steckt drin

Vier durchgerechnete, korrigierte Strahlformungsbaugruppen für zwei Wellenlängen – mit Linsenpositionen, die wirklich funktionieren, nicht nur auf dem Papier stimmen. Dazu eine Toleranzstudie als Grundlage für die Fassungsgenauigkeit und ein Ausrichtkonzept, das die Feinjustage clever in die spätere Kalibrierung verlegt, statt sie in die Mechanik zu bauen.

Und wie ging es weiter

Gebaut wurde nach den korrigierten Positionen, ganz ohne Achsverstellung – die letzte Feinausrichtung passiert seither seitlich, im Zug der Kalibrierung. Der Vorher-Nachher-Vergleich ist im Projekt seither das Paradebeispiel dafür, optische Baugruppen vor der Fertigung durchzurechnen, statt sich auf die Zeichnung zu verlassen – auch wenn die auf den ersten Blick sauber aussieht.

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