Messtechnik mit nur einem Laser

Unser SLAPCOPS-Lasersystem kommt ohne mechanische Verfahreinheit aus und verwendet trotzdem nur einen Laser. Aktive Fasern sind die zentrale Komponente des Systems, welche wie hier im Bild charakteristisch grün leuchten.

Ein Laserkonzept für die Zukunft der Terahertz-Messtechnik

Single-Laser Polarization-Controlled Optical Sampling System SLAPCOPS

Für die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie braucht man zwei variabel gegeneinander verzögerte Laserimpulse, um das Messsignal zeitaufgelöst abzutasten. Für die Zeitverzögerung sorgen entweder eine mechanische Verschiebeeinheit oder zwei Laserquellen. Wir haben jetzt ein Lasersystem entwickelt, das ohne mechanische Verfahreinheit auskommt und trotzdem nur einen Laser verwendet: das SLAPCOPS-System.

Die Mehrheit der in unserer Abteilung entwickelten und eingesetzten Systeme basiert auf Ultrakurzpulslasern in Verbindung mit optischen Verzögerungseinheiten. Diese beiden Komponenten werden benötigt, um Vorgänge auf der Pikosekundenskala zu erfassen. Eine Sekunde besteht aus einer Billion Pikosekunden, eine Zeitskala, die derzeit mit Elektronik nicht erreicht werden kann. Elektromagnetische Impulse mit der Dauer einer Pikosekunde sind eben diese Terahertz-Impulse, die es ermöglichen, Schichtdickenanalyse von Mehrschichtsystemen wie Automobillacke berührungslos und zerstörungsfrei zu realisieren. Ein fundamentaler Vorteil gegenüber anderen Technologien.

Faser-Splice-Gerät während dem Verbindungsprozess zweier Faserenden.
© Fraunhofer ITWM

Faser-Splice-Gerät während des Verbindungsprozess es zweier Faserenden. Dieser Prozess ist eine Grundvoraussetzung bei der Realisierung von Faserlasern.

Niedrigere Kosten, höhere Messraten

Ultrakurzpulslaser und Verzögerungseinheit dominieren nach wie vor die Kosten vieler Terahertz-Messsysteme. Ein neuartiger Ansatz, der von unseren Forschenden erfunden und im Rahmen einer Promotion realisiert wurde, vereint diese beiden zu einer einzigen, günstigeren Komponente.

Neben den Kostenvorteilen hat das neue Messprinzip auch praktische Gründe: Es kann viel schneller gemessen werden. Darüber hinaus bietet das Verfahren ein hohes Maß an Flexibilität, um verschiedene Messprobleme schnell und unkompliziert zu lösen. So ermöglicht die patentierte Erfindung die Messung auch sehr dicker Schichten oder Wänden in einer einzelnen Messung, was bei konventionellen Terahertz-Messsystemen nicht ohne weiteres machbar ist. Die bisher eingesetzten optischen Systeme schaffen ca. 50 Messungen pro Sekunde, während ein SLAPCOPS-System über 1.000 Messungen pro Sekunde ermöglicht.