Untersuchungen zu einem temperaturkompensierten Wellenlängensensor auf der Basis protonenausgetauschter Wellenleiter in Lithium-Niobat
Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2003
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Mensch & Buch Verl.
2003
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| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis Kurzbeschreibung |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2003 Die Verfügbarkeit von kompakten und kostengünstigen Laserstrahlquellen in Form von Halbleiterlasern und diodengepumpten Festkörperlasern ermöglicht heute einen breiten Einsatz optischer Meß- und Kontrollsysteme in fast allen Bereichen des täglichen Lebens. Bei optischen Meßverfahren hoher Genauigkeit kommen dabei sehr häufig interferometrische Meßprinzipien zur Anwendung, wobei die Genauigkeit zumeist durch die Wellenlängenstabilität der Laserstrahlquelle begrenzt wird. Da die üblicherweise angewendete passive Stabilisierung der Laserdiodenparameter Temperatur und Injektionsstrom für hochgenaue Meßverfahren i.a. nicht ausreicht, ist eine aktive Stabilisierung der Laserwellenlänge notwendig. Kern einer solchen Wellenlängenstabilisierung ist ein Wellenlängensensor z.B. in Form eines Fabry-Perot-Resonators, Fasergitters oder unbalancierten Zweistrahlinterferometers. Voraussetzung für die korrekte Funktion der Wellenlängenstabilisierungseinheit ist die mechanische sowie insbesondere die thermische Stabilität des Wellenlängensensors. - In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, daß mit einem Wellenlängensensor auf Basis eines unbalancierten integriert-optischen Zweistrahlinterferometers in einem dielektrischen Kristall eine interne Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Phase erreicht werden kann. Mit Lithiumniobat (LiNbO3) kam ein Substratmaterial zur Anwendung, das auf Basis des Wellenleiterherstellungsverfahrens des getemperten Protonenaustauschs ein geeignetes Prinzip für eine thermooptische Kompensation ermöglicht. Das Prinzip beruht auf der Kombination eines getemperten protonenausgetauschten (APE) Wellenleiters mit einem ungetemperten protonenausgetauschten (PE) Wellenleiter, der gegenüber dem ersteren einen negativen thermooptischen Koeffizienten aufweist. Bei dem realisierten unbalancierten Mach-Zehnder-Interferometer wird die durch die Weglängendifferenz der Interferometerarme verursachte Temperaturempfindlichkeit durch das Einfügen eines ungetemperten protonenausgetauschten Wellenleitersegments in den längeren Interferometerarm kompensiert. - Zur Bestimmung der optimalen Segmentlänge wurde die Temperaturabhängigkeit der thermooptischen Koeffizienten von PE- und APE-Wellenleitern unterschiedlicher Herstellungsparameter bestimmt. - Es wurde ein Technologiezyklus entwickelt, der es ermöglicht, in die zuvor hergestellte Interferometerstruktur ein Segment anderer Herstellungsparameter einzupassen, ohne die Wellenleitereigenschaften der Interferometerstruktur negativ zu beeinflussen. Gleichzeitig wird eine Minimierung der Koppelverluste zwischen den APE-Wellenleitern der Interferometerstruktur und dem PE-Segment gewährleistet. - Die Temperaturabhängigkeit der relativen thermooptischen Koeffizienten, d.h. die Existenz eines nicht vernachlässigbaren Koeffizienten zweiter Ordnung, ermöglicht eine vollständige thermooptische Kompensation nur für eine bestimmte Temperatur. In einem Intervall um diese Temperatur kann eine stark reduzierte Temperaturabhängigkeit beobachtet werden. Über die Wahl einer bestimmten PE-Segmentlänge kann die Temperatur, bei der eine vollständige thermooptische Kompensation erreicht wird, nach höheren oder tieferen Temperaturen verschoben werden. Mit der Kompensierung können die Anforderungen an die Temperaturstabilisierung des Wellenlängensensors verringert werden. Die realisierten Bauelemente zeigen bei einer optischen Weglängendifferenz zwischen den Interferometerarmen von 5 æm eine Wellenlängensensitivität von 0,03 pi/nm. Um eine Phasenänderung messen zu können, die einer Wellenlängenänderung von 0,01 nm entspricht, ist eine Toleranz der Temperaturstabilisierung kleiner 1 K ausreichend. |
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| Beschreibung: | 121 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3898204901 3-89820-490-1 |