Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Übersicht optischer Sensoren: 

* CCD * CMOS 

* Fotowiderstand (Widerstand sinkt mit zunehmender Helligkeit) * Fotodiode (Strom steigt mit zunehmender Helligkeit) * Fototransistor (Strom steigt mit zunehmender Helligkeit) * Fotomultiplier * Fotothyristor 

* Pyrometer * Pyroelement * Solarzelle * Thermopile 

* (Inkrementalgeber) * (Spektrometer) * (Lichtschranke) * (Farbsensor) * (Entfernungsmesser) 

Fotowiderstand – LDR (Light Dependent Resistor) 

Ein Fotowiderstand besteht aus einem Träger, auf den eine dünne, lichtempfindliche Halbleiterschicht aufgebracht ist. Diese Halbleiterschicht verbindet die beiden kammförmigen, ineinandergreifenden Kontakte des Widerstandes. Durch Bestrahlung mit Licht nimmt der Widerstand ab. Dieser Vorgang geschieht verhältnismäßig langsam. 

Materialien: 

* Bleiselenid (PbSe)  * Blei(II)sulfid (PbS) ca. 2…3µm 

* Cadmiumselenid (CdSe) sichtbarer Bereich…NIR  * Cadmiumsulfid (CdS) sichtbarer Bereich…NIR * Cadmiumtellurid (CdTe) * Germanium (Ge) ca. 1…2µm * Indiumantimonid (InSb) ca. 5µm 

* Indiumarsenid (InAs) * Selen (Se) * Silizium (Si) * Zinkoxid (ZnO) 

Anwendungsbereiche: 

* Nachtlichter welche bei Dunkelheit eingeschalten werden * Optokoppler * Belichtungsmesser z.B. in Kameras * Lichtschranken 

* Flammenwächter z.B. bei Öl- oder Gasbrennern 

Vorteile: 

* Preiswert * Für Gleich- und Wechselstrom verwendbar * Deckt große Bereiche ab 

Nachteile: 

* Keine lineare Kennlinie * Temperaturabhängig 

Email: [email protected] 

Xing: 

https://www.xing.com/profile/Andreas_Miesauer/cv

https://www.xing.com/profile/Markus_Bausewein/cv

Linkedin: 

https://www.linkedin.com/in/andreas-miesauer

https://www.linkedin.com/in/markus-bausewein

Die Intro- und Outromusik wurde mit Groovepad erstellt. Link

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Aufbau und Herstellung von Glasfaserbündeln 

* Verklebt

Prinzipskizze Lichtleiterbündel verklebt/vergossen

Foto Lichtleiterbündel verklebt/vergossen

* Verschmolzen

Prinzipskizze Lichtleiterbündel verschmolzen

* Gemischt (z.B. zur homogeneren Lichtverteilung) * Geordnet * Zwei Enden * Mehrere Enden * Flexibel * Starr 

Anwendung von Glasfaserbündeln 

* Lichtleitung  * Lichtverteilung * Bildleitung 

Aufbau und Herstellung von Kunststoff Lichtleitern 

* Spritzgießen * Spritzprägen * Spritzprägen liefert bei allen Kunststoffen Formteile mit sehr guter Oberfläche, geringer mechanischer Anisotropie und geringen Eigenspannungen. 

Anwendung von Kunststofffasern 

* Light Guiding Disposables / Optische Einweg-Teststreifen für Blutzuckermessung 

Den LGDs liegt die einfache Idee zugrunde, das Licht mit dem die photometrische Messung durchgeführt wird, mit Hilfe eines Lichtleiters zum Testfeld zu führen und zur Detektion weiter zu leiten. Hierbei sind viele Geometrien vorstellbar, die die verschiedenen Aspekte der Konzentrationsmessung gerecht werden. 

Funktionsweise 

Die Funktionsweise von diesen Teststreifen beruht auf dem physikalischen Prinzip der Totalreflektion. Ähnlich wie bei Glasfasern wird das Licht in einem Material geleitet das einen höheren Brechungsindex hat als dessen Umgebung. 

Diese Art von Lichtleiter besteht aus zwei Teilen. Ein Lichtleiter dient zum Transport des Lichts zur Chemie, der andere Teil leitet das Licht von der Chemie reflektierte Licht zurück zum Detektor. Hierbei handelt es sich um eine Remissionsmessung (Messung einer diffusen Reflektion). Die Beiden Lichtleiter sind wie bei einem Sandwich übereinandergelegt, verklebt und mit einer Silberfolie getrennt, um Streulicht von beiden Lichtleitern soweit wie möglich auszuschließen. 

Prinzipdarstellung eines LGDs 

Hier ist ein Typischer Strahlenverlauf eines LGDs. Wie man sieht, wird nur sehr wenig Licht zurück in den Sendekanal gestreut. 

Anwendung von Flüssigkeitslichtleitern 

*  Beleuchtungen mit hohem UV-Anteil oder bis UV-C z.B. in Endoskopie 

Speziallichtleiter 

* Kunststofflichtleiter mit zwei oder mehreren zusammengeführten Ein- oder Auskoppelstellen (Auflösung “Tannenbaum”) 

Email: [email protected] 

Xing: 

https://www.xing.com/profile/Andreas_Miesauer/cv

https://www.xing.com/profile/Markus_Bausewein/cv

Linkedin: 

https://www.linkedin.com/in/andreas-miesauer

https://lichttechnik-podcast.miesauer.info

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Wichtige Größen: 

NA – Nummerische Apertur: 

Ist für Fasern mit gleichbleibender Dicke auf Eintritts- und Austrittsseite identisch. Die nummerische Apertur ist der Akzeptanzwinkel, also der maximale Winkel unter dem Licht in die Faser eingekoppelt werden kann damit der Lichtstrahl noch durch die Totalreflexion weitergeleitet, also von der Faser aufgenommen wird. Der Lichtstrahl tritt unter dem gleichen Winkel in die Faser ein und aus. 

Dopt – Optischer Durchmesser: 

Der optische Durchmesser ist der optisch wirksame Durchmesser, d.h. der Kern der Faser welcher das Licht weiterleitet. 

D Durchmesser: 

Der Durchmesser der Faser ist der gesamte Durchmesser einer Faser, also Kern und Mantel. 

Aufbau und Herstellung von Glasfasern: 

Glasfasern bestehen aus einer oder mehreren Glasarten.  

So kann eine Glasfaser z.B. aus einem Kern- (Core) und einem Mantelglas (Cladding) bestehen. Die Produktion besteht aus verschiedenen Schritten. Zunächst wird der Kern der geplanten Faser als massiver Glasstab von mehreren Zentimetern Dicke und mehreren Metern Länge hergestellt. Außerdem wird das Mantelglas als Röhre mit einem Innendurchmesser größer dem Durchmesser des Kernstabes hergestellt.  

Bei der eigentlichen Faserherstellung wird der Kernglasstab in dem Mantelglasrohr in die Schmelzvorrichtung eingebracht. Bei der von mir besichtigten Glasfaserherstellung in Mainz war dies in der oberen Etage einer Fabrikhalle. Die Schmelzung erfolgt dann am unteren Ende der Rohlinge und befindet sich in diesem Fall zwischen oberer und unterer Etage dieser Halle. Das geschmolzene Glas tropft dann aufgrund der Schwerkraft nach unten und wird dort aufgefangen. Da der Tropfen die Hitze der Schmelzanlage verlässt, kühlt das Glas wieder ab und erstarrt. Der eingefangene Glastropfen hängt an der Glasschmelze, die einen “Faden” / Faser bildet. Diese wird nun auf große Spulen aufgewickelt. Die Geschwindigkeit des Aufwickelns bestimmt die Faserstärke. Da beide Glasrohlinge gemeinsam geschmolzen werden legt sich das Mantelglas um das Kernglas. Im Fall der angeschauten Fertigung werden mehrere dieser Schmelzanlagen in einer Matrix angeordnet betrieben und die entstehenden Fasern gemeinsam aufgewickelt. 

Verbindung von Glasfasern  

* Spleißen: 

Beim Spleißvorgang wird durch thermische Verschmelzung eine übergangslose Verbindung realisiert. Die Meist verbreiteten Glasfaserdurchmesser die Gespleißt werden liegen zw. 150um und 900um. 

Notwendige Schritte für eine saubere Verbindung 

* Spleißgerät und Faser reinigen 

* Faser von der Schutzhülle befreien mit einem Bündeladerwerkzeug und einer Absetzzange mit anschließender Reinigung * Beide Faserenden in das Spleißgerät einsetzen, ausrichten und den Spleißvorgang starten. Hierbei wird in der Regel mit einem Lichtbogen die Glasfaser aufgeschmolzen...

https://lichttechnik-podcast.miesauer.info

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Arten von Lichtleitern: 

* Glasfaser  

Ist ein “Faden” aus Glas. Je nach Dicke mehr oder weniger flexibel. Glasfasern haben je nach Type einen optischen Transmissionsbereich zwischen ca. 400nm und ca. 2000nm. Wird ein Lichtleiter außerhalb dieses Bereiches benötigt, ist das durch andere Lichtleitermaterialien realisierbar.  

Anwendung von Glasfasern: 

* Datenübertragung * Messtechnik * Verwendung in Bündeln * Dämmstoffe* Technische Stoffe * Versteifung und Stabilisierung von Kunststoffen * Stabilisierung von Beton * Stabilisierung und Textur in Tapeten

Glasfasertypen: 

* Monomode(-Stufenindex)-Faser 

Monomodefasern übertragen nur eine Mode (Richtung) des Lichtes, d.h. alles durch die Faser laufendes Licht einer Wellenlänge hat die gleiche Laufzeit, daher ist dieser Fasertyp am besten zur Datenübertragung geeignet. 

Monomodefasern für Datenübertragungen haben einen Kerndurchmesser von ca. 9µm; für Messtechnik auch mal ca. 4µm (je nach Wellenlänge) 

* Multimode-Faser 

Bei Multimode Faser laufen unterschiedliche Moden des Lichtes gleicher Wellenlänge in unterschiedlichen Winkeln/Richtung durch die Faser, d.h. dass die verschiedenen Moden eine unterschiedliche optische Wegstrecke zurücklegen und sich somit ein Laufzeitunterschied ergibt. Es wird zwischen Multimode-Gradientenindexfaser und Multimode-Stufenindexfaser unterschieden: 

* Multimode-Gradientenindexfaser 

Die Brechzahl nimmt von Kern zum Rand ab. Unterschiedliche Moden des Lichtes werden damit Wellenförmig in der Glasfaser gelenkt. Man kann sich das so vorstellen, dass in der Faser verschiedene Moden immer in Wellen durch die Faser geleitet werden.  

* Multimode-Stufenindexfaser 

Die Brechzahl nimmt vom Kern zum Rand Stufenweise ab. Unterschiedliche Moden des Lichtes werden hier “Zick-Zack” geleitet. Man kann sich das so vorstellen, dass in der Faser verschiedene Moden immer zick-zack (zwischen den Zacken gerade) durch die Faser geleitet werden. 

* Glasfaserbündel 

Ist ein Bündel aus mehreren einzelnen Glasfasern, die an mindestens einem Ende miteinander mechanisch verbunden sind. Oft ist noch ein Mantel (ähnlich wie bei einem Duschschlauch) um das Faserbündel um dieses mechanisch zu schützen.  

* Kunststofffaser 

Ist ein “Faden” aus einem Kunststoff – bei Verwendung im optischen Bereich ist dieses Material für den benötigten Bereich transparent. 

* Flüssigkeitslichtleiter 

Ist ein Flüssigkeitsgefüllter “Schlauch” mit Fenstern am Ende

Email: [email protected] 

Xing: 

https://www.xing.com/profile/Andreas_Miesauer/cv



https://lichttechnik-podcast.miesauer.info/der-lichttechnik-podcast-folge-18-herstellung-von-optischer-nicht-glas-linsen/

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Herstellungsverfahren optischer „nicht-Glas-Linsen“ 

Kunststofflinsen: 

Press- / Schmelzverfahren 

Bei diesem Verfahren wird ein Kunststoffgranulat unter einbringen von Wärme und Druck geschmolzen und in eine Form gepresst. Hierbei kann fast jede Oberfläche erzeugt werden.  Je nach Größe der Optik werden hier oft mehrere Linsen in einem Werkzeug gespritzt. 

Sechs Spritzgusslinsen mit Anguss (Draufsicht)

Sechs Spritzgusslinsen mit Anguss (schräge Seitenansicht)

Besondere Varianten der Spritzgussverfahren: 

Spritzprägen 

Multilayerspritzgießen 

Bei diesem Verfahren werden die Linsen in mehreren Schritten gespritzt, z.B. erst der Kern, dann ein oder zwei Lagen um den Kern rum. Hierdurch werden die Zykluszeiten reduziert, da der Kern schneller abgekühlt werden kann. 

Rotationsgussverfahren (auch Spindelcasting oder Schleudergussverfahren) 

Bei diesem Verfahren wird die hohle Form rotiert und eine definierte Menge der Schmelze (Monomer) eingefüllt. Durch die Rotation verteilt sich das Material in der Form bis es ein Gleichgewicht erreicht. In diesem Gleichgewicht erhärtet das Material. Zumindest die Rückseite ist meist asphärisch. 

Schleifen / Polieren 

Das Schleifen und Polieren aus Rohlingen erfolgt wie bei Glaslinsen (siehe Folge 17). Zunächst wird ein Rohling grobgeschliffen, dann feingeschliffen und anschließend poliert.

Drehen 

Beim Drehen wird ein Rohling auf der mechanischen Achse fixiert und um diese rotiert. Ähnlich wie beim Drechseln von Holz oder Drehen von Metall oder anderen Kunststoffteilen mit einem schneidenden Werkzeug bearbeitet und in die gewünschte Form gebracht. 

Drucken 

Bei diesem Verfahren werden Linsen in der gewünschten Form im 3D-Drucker erzeugt.

Flüssiglinsen: 

Electrowetting:

Hier wird die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit mittels anlegen einer Spannung verändert. Ein Wassertropfen auf einer isolierenden Oberfläche bildet nahezu eine Kugel. Wird nun eine Spannung an den Tropfen angelegt, verliert er an Oberflächenspannung und wird flacher.

In der Praxis kann das durch verwenden zweier nicht mischender Flüssigkeiten beispielsweise Wasser und Öl in einem speziellen Gehäuse (zwei transparente Scheiben mit einer Tellerartigen Form dazwischen und Elektroden am Rand) verwendet werden, bei dem die eine Flüssigkeit eine konvexe und die andere eine konkave Form einnehmen kann. Durch anlegen der Spannung wird wieder die Form der beiden Flüssigkeiten und damit der Fokus der so entstandenen Linse verändert.

Die Produktion von Kontaktlinsen 

Welche Materialien gibt es? 



Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Herstellungsverfahren optischer Linsen 

Welche Herstellungsverfahren für Glaslinsen gibt es? 

Heißpressen: 

Bei diesem Verfahren werden mineralische Linsen direkt aus einer hochreinen Glasschmelze in Form gepresst. Der so entstandene Rohling wird entweder am Rand (Umfang) rund geschliffen (bei beidseitig blank-gepressten Linsen) oder auf einer Seite geschliffen und poliert (bei einseitig blank-gepressten Linsen). Gründe für einseitiges Pressen ist z.B. eine asphärische Oberfläche, Fresnellinse, … die nicht geschliffen werden kann.  

Vorteil: 

Kostengünstiger als beidseitig geschliffene Linsen, schnellere Fertigung. 

Linsen können nach dem Pressen noch gehärtet werden und werden damit sehr robust gegenüber Kratzern oder hohen Temperaturen. 

Nachteil:  

Bei diesem Verfahren entstehen Unregelmäßigkeiten (Inhomogenitäten) im Brechungsindex. Stören diese, können sie durch nachträgliches Tempern reduziert werden. 

Aus Blöcken schneiden und schleifen/polieren 

Bei diesem Verfahren werden große Glasblöcke gegossen und über einen sehr langen Zeitraum (Wochen/Monate) abkühlen lassen. Aus diesen Blöcken werden Zylinder ausgebohrt und diese Zylinder mittels Trennschleifen in Scheiben geschnitten. Das entstandene Produkt ist ein Rohling, welcher nun in Form geschliffen wird. Dieses Schleifen erfolgt von grob bis fein, bevor die Linse nach dem Polieren zentriert wird. Letzteres bestimmt die optische Achse. Alternativ werden die Blöcke in Scheiben geschnitten (ebenfalls mittels Trennschleifen) und danach rund geschliffen oder gefräst, bevor wieder Schleifen, Polieren und Zentrieren erfolgt. 

Das Grobschleifen oder Vorschleifen erfolgt mit groben Schleifmitteln, z.B. Diamantwerkzeug. Dabei

werden wenige Zehntel Millimeter (0,1…0,2mm) für die folgenden Schritte über dem Sollmaß stehen lassen. 

Der Feinschliff oder Läppen ist ein Schleifen mit feineren Schleifmitteln, z.B. feinere Diamantpartikeln. Hierbei beträgt das verbleibende Aufmaß noch ca. 1µm. Der Unterschied zwischen Feinschliff und Läppen ist das verwendete Schleifmittel. Beim Feinschliff ist das Schleifgranulat gebunden, beim Läppen ist es lose. Verwendete Schleifmittel sind z.B. Korund, Granat, Quarzsand, Elektrokorund, Borkarbid oder Karborund. 

Das Polieren erfolgt mittels losem Schleifmittel z.B. in Wasser. Hierbei kann Kunststoff, Stoff, Filz, Pech o.ä. verwendet werden. Eines der bedeutendsten Poliermittel ist eine Mischung aus Ceroxid und andere Oxide seltener Erden. 

Das Zentrieren ist ein Vermessen der Linse und anschließendes Einschleifen. Nach dem Vermessen wird die Linse mittels Spanndornen fixiert und zentrisch um die optische Achse rundgeschliffen. 

Zur Fehlerverringerung kann noch eine Ionenstrahlbearbeitung erfolgen. Dabei wird die Linsenoberfläche mit Edelgasionen bestrahlt. Der Vorteil zum weiteren Polieren ist, dass keine Spannungen in das Material eingebracht werden. Es können sphärische, aber auch asphärische Oberflächen bearbeitet werden. Durch die Edelgasionen werden Atome aus der Oberfläche abgelöst, die Bearbeitung kann also sehr präzise erfolgen.

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Optische Gitter:  

Was ist ein optisches Gitter? 

Ein optisches Gitter ist eine Struktur die die Lichtstrahlung beeinflussen. Dabei kann der Einfluss auf die Amplitude oder die Phase der Lichtwelle erfolgen. Meist bestehen optische Gitter aus parallelen Linien. Diese können z.B. gedruckt, geritzt, gezogen,… sein.  

In Folge 13 haben wir den Polarisator beschrieben, der als optisches Gitter aufgebaut sein kann mittels gereckter Molekülketten von Kunststoffen. 

In Folge 5 und 6 haben wir von Masken in Anwendung bei den Displaytechnologien gesprochen, dies ist ähnlich einem Gitter. 

Welche Arten von Gittern gibt es? 

Es gibt Beugungsgitter als Transmissionsgitter und Reflexionsgitter, jeweils als Amplituden- oder Phasengitter. Bei Amplitudengittern ist jeweils eine Linienstruktur auf einen Träger (z.B. Glasplatte) aufgebracht. Während diese beim Transmissionsgitter einfach die Transmission reduziert, ist die Struktur beim Reflexionsgitter reflektiv. 

Beim Phasengitter ist es möglich Transmissionsgitter durch unterschiedliche Schichtdicken zu erzielen, z.B. Diamantschnitt, … oder durch unterschiedliche Brechzahlen der beiden Bereiche. 

Ein Phasengitter als Reflexionsgitter entsteht durch Metallisieren (Bedampfen) der eben genannten Gitter mit unterschiedlichen Schichtdicken. Während im sichtbaren Bereich oft mit Aluminium als Reflexionsschicht gearbeitet wird ist es im IR-Bereich in der Regel Gold. 

Der Abstand zwischen zwei Linien dieser Struktur ist die sogenannte Gitterkonstante g. Gitter werden oft mit der Ortsfrequenz benannt, das ist 1/g in Linien pro Millimeter. An diesen Linien entsteht eine Beugung des Lichtes, die je nach Anwendung genutzt wird oder vernachlässigt werden kann. 

Je nach Anwendung gibt es Plan- und Konkavgitter. Wer nicht mehr weiß was konkav bedeutet, der kann das in Folge 11 (optische Linsen) nachhören. Dort beschreiben wir was konkav und konvex ist, und wie man sich das mit einer Eselsbrücke leicht merken kann. 

Wozu benötigt man ein optisches Gitter? 

* Spektroskopie * Optische Weg- oder Geschwindigkeitsmessung * Optische Deformationsmessung * Polarisatoren 

Email: [email protected] 

Xing: 

https://www.xing.com/profile/Andreas_Miesauer/cv

https://www.xing.com/profile/Markus_Bausewein/cv

Linkedin: 

https://www.linkedin.com/in/andreas-miesauer

https://www.linkedin.com/in/markus-bausewein

Die Intro- und Outromusik wurde mit Groovepad erstellt. Link

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Optische Prismen:  

Was ist ein Prisma? 

Ein Prisma ist ein Volumenkörper der aus zwei Drei- oder Mehrecken besteht die um eine bestimmte Strecke parallel zueinander in eine Richtung (gerades Prisma) oder in zwei Richtungen (schiefes Prisma) verschoben sind, wobei die Grundformen zueinander parallel bleiben.

Gerades und schiefes Prisma

 Beim geraden Prisma bestehen die Flächen welche die beiden (identischen) Grundformen verbinden aus Rechtecken. Das einfachste Prisma besteht aus zwei parallel verschobenen Dreiecken (verbunden mit drei Rechtecken). 

Welche Eigenschaften hat ein optisches Prisma? 

Ein optisches Prisma nutzt oft die Totalreflexion von Lichtstrahlen. Sind die Reflexionsflächen in einem Winkel kleiner dem Grenzwinkel zur Totalreflexion (z.B. bei Glas mit einem Brechungsindex von n=1,5 => 45°), müssen die Reflexionsflächen verspiegelt werden. Ein Prisma in dieser Funktion nennt sich Reflexionsprisma. 

Trift ein nicht monochromatischer (z.B. Weißer) Lichtstrahl schräg auf ein Prisma, wird dieser in seine Spektralfarben zerlegt, da kürzere Wellenlängen stärker gebrochen werden als längere Wellenlängen. Auf der Austrittsseite können diese zerlegten Spektralfarben abgebildet werden. Ein Prisma in dieser Funktion nennt sich Dispersions-Prisma.  

Eine andere Funktion von Prismen ist eine Bildumkehr. Wenn ein Bild (mit parallelem Strahlengang auf ein “Dreieckiges”Prisma trifft kann das Bild gewendet werden. Voraussetzung dazu ist dass das Prisma einen 90°-Winkel (ähnlich einem Geodreieck) hat, das Bild nicht größer als die Hälfte der größten Fläche ist und senkrecht auf eine Hälfte dieser Fläche auftrifft. Ein Prisma in dieser Nutzung hat die Bildfehler einer planparallelen Platte. Vorteil zu Spiegeln ist jedoch, dass die Reflexionsflächen unveränderlich zueinander sind. 

Wozu benötigt man ein Prisma? 

* Prismen zur Bildumkehr – wie in Folge  

* Strahlteilung * Spektralanalyse 

Arten: 

Dispersionsprisma 

* Prismenspektrometer 

Reflexionsprisma/Umlenkprisma 

* Verlustarme Lichtführung (Laser) in optischen Instrumenten * Prismenferngläsern * Spiegelreflexkamera  

Polarisationsprisma 

* Trennung der unterschiedlichen Polarisationen von dem einfallenden Licht durch die Doppelbrechung des eingesetzten Prismenmaterials 

Email: [email protected] 

Xing: 

https://www.xing.com/profile/Andreas_Miesauer/cv

https://www.xing.com/profile/Markus_Bausewein/cv

Linkedin: 

https://www.linkedin.com/in/andreas-miesauer

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Optische Kristalle:  

Welche optischen Kristalle gibt es? 

* Optisch isotrope Kristalle 

Optisch isotrope Kristalle sind optisch einfach brechend. In diesen ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Lichtwellen in allen Richtungen gleich. 

Beispiele:  

* Natriumfluorid (n: ca. 1,32…1,33 je nach Wellenlänge) * Lithiumfluorid (n: ca. 1,39 … 1,40 je nach Wellenlänge) * Flussspat (n: ca. 1,43…1,44 je nach Wellenlänge) * Kali-Alaun (n: ca. 1,45…1,47 je nach Wellenlänge) * Sylvin (n: ca. 1,48…1,52 je nach Wellenlänge) * Steinsalz (n: ca. 1,54…1,57 je nach Wellenlänge) * Kaliumbrombid (n: ca. 1,55…1,60 je nach Wellenlänge) * Kaliumjodid (n: ca. 1,65…1,72 je nach Wellenlänge) * Cäsiumbrombid (n: ca. 1,67…1,73 je nach Wellenlänge) 

* Optisch anisotrope Kristalle 

Optisch anisotrope Kristalle sind optisch doppelt brechend. In diesen Kristallen ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Lichtwellen in verschiedene Richtungen unterschiedlich.   

Beispiele: 

* Quarz (na=1,5520, no=1,5434, Differenz=0,0086) * Kalkspat CaCO3(na=1,4864, no=1,6584, Differenz=0,1720) * Natriumnitrat (na=1,3348, no=1,5852, Differenz=0,2504) * Turmalin (na=1,620, no=1,651, Differenz=0,031) 

Doppelbrechende Kristalle können optisch einachsig sein, z.B. Quarz oder Kalkspat, sowie optisch zweiachsig sein z.B. Glimmer, Gips 

UV-Durchlässigkeit von Kristallen: 

* Kalkspat ab ca. 210 nm * Gipskristall, Quarz, Steinsalz ab ca. 180 nm * Flussspat ab ca. 120 nm 

IR-Durchlässigkeit von Kristallen: 

* Steinsalz bis ca. 17 µm * Kaliumbrombid bis ca. 25 µm * Kaliumjodid bis ca. 40 µm * Thalliumbrombid, Thalliumjodid bis ca. 40 µm * Cäsiumbrombid bis ca. 38 µm * Cäsiumjodid bis ca. 52 µm 

—————— 

Weitere optische Kristalle z.B.: 

Bariumfluorid (BaF2) 

Transmission >90 % von sichtbar bis ca. 11µm; >50 % bis ca. 12 µm 

__________ 

* Laserkristalle 

Materialien: 

* Cr:Al2O3 (Chrom / Saphir (=Korund)) Chromaluminiumoxid * Emission: 694,3 nm; Absorbtionsmax. 410 nm und 560 nm (Rubin-Laser) Betrieb: typ. Puls, Leistungsbereich: 100W…GW Anwendungsbeispiele: Materialbearbeitung, Lidar * Ti: Al2O3 (Titan / Saphir (=Korund)) * Emission: ca. 660 nm…ca. 1200 nm; Absorbtionsmax. 488 nm (400 nm…600 nm) * Yb:CaF2 (Ytterbium / KalziumFluorid) * Emission: 1033 nm; 1050 nm; Absorbtionsmax. 980 nm * Yb:KGW (Ytterbium / KaliumGadoliniumWolframat) * Emission: 1020 nm…1060 nm (abstimmbar); Absorbtion 920 nm…1000 nm * Yb:KYW (Ytterbium / KaliumYttriumWolframat) * Emission: 1020 nm…1060 nm (abstimmbar) * Yb:YAG (Ytterbium / YttriumAluminiumGranat) * Emission: 1030 nm; Absorbtion 940 nm; 970 nm * Nd:YAG (Neodym / YttriumAluminiumGranat) * Emission: 1064 nm; Absorbtionsmax. 808 nm; Betrieb: typ. Puls Leistungsbereich: MW Anwendungsbeispiele: Materialbearbeitung * Nd,

Sprecher:

Markus BauseweinAndreas MiesauerIntro/Outro: Inka

Inhalt in dieser Folge: 

Optische Filter:  

Welche optischen Filter gibt es? 

* PolarisationsfilterSind meist auf Basis von dichroitischen Polymerfolien. Hier werden Makromoleküle durch mechanische Streckung parallel ausgerichtet und durch Farbstoff (z.B. Jod) eingefärbt. Es gibt: – lineare – elliptische – zirkularePolarisationsfilter, wobei elliptische und zirkulare aus linearen Polarisationsfiltern in Verbindung mit folgender Verzögerungsplatte (Viertelwellenplatte λ/4-Platte) bestehen. Bei einem zirkularen Polarisationsfilter ist die λ/4-Platte 45° zur Polarisationsrichtung orientiert. Fällt Licht aus erst durch die λ/4-Platte, dann durch den Polarisationsfilter, entsteht “nur” linear polarisiertes Licht.Eine λ/4-Platte kann z.B. aus Glimmer, Quarz, Gips oder gereckten Kunststofffolien hergestellt werden.* Anwendungsgebiete von Polarisationsfiltern:* LCD-Displays * Fotografie * Spannungsoptik * Sonnenbrillen * Bienen, manche Heuschrecken und Mausohrfledermäuse (zur Orientierung anhand des Polarisationsmusters am Himmel)  * Reduzierung von unerwünschten Reflexionen 

* Kristall-PolarisatorKristall-Polarisatoren werden oft aus Kalkspat hergestellt und haben im Vergleich zu den vorher genannten Polariationsfiltern einen sehr hohen Transmissionsgrad. Da diese recht teuer sind werden sie meist nur in kleinen Größen hergestellt. Sie sind jedoch auch für hohe Strahldichten, und somit für Laser geeignet. 

* Tiefpass Filter (Kurzpass-Filter)z.B. IR-(Block)Filter 

* Bandpass Filterz.B. Graufilter 

* Hochpass Filter (Langpass-Filter)z.B. Farbfilter, UV-Blockfilter, IR-(Pass)Filter 

* Multibandfilter* Neutralfilter 

Filtert gleichmäßig über den gesamten Spektralbereich 

Anwendungsgebiete der Filter: 

* Effekte * Kontrasterhöhung * Raman Spektroskopie um Fremdlicht zu verhindern * Verringerung von Absorption oder Reflexionen von Oberflächen * Wärmeschutzfilter auf Autoscheiben, Lichtquellen, optischen Instrumenten um Verbrennungen zu vermeiden 

Filterungsart: 

* Absorbtionsfilter 

Ein Absorbtionsfilter absorbiert den nicht durchgelassenen Lichtbereich, d.h. er wandelt diesen in Wärme um und erwärmt sich somit.  

Beispiele: Graufilter, Verlaufsfilter,… 

* Flüssigkeitsfilter 

Eine Küvette mit einer gefärbten Flüssigkeit wird in den Strahlengang gebracht und dient somit als Absorbtionsfilter. Aufgrund der guten Reproduzierbarkeit sind diese Filter normfähig. 

* Reflexionsfilter / Dichroitischer Filter 

Ein Reflexionsfilter reflektiert den nicht durchgelassenen Lichtbereich, d.h. er fungiert als Teildurchlässiger Spiegel. 

* Interferenzfilter 

Ein Interferenzfilter löscht einen Teil der Lichtstrahlung aus durch Überlagerung gegensätzlicher Wellen (Interferenz).  

Die Trägerscheiben werden in der Regel in Vakuum mit dünnen Metallschichten bedampft. 

Zwischen mindestens zwei Metallschichten befindet sich eine dünne nichtmetallische Schic...