Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag September 9, 2010

Quadraturinterferometer mit automatischer Fokussierung

Autofocus Quadrature Interferometer
Andreas Gollwitzer and Gerhard Fischerauer
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Oberflächenschwingungen kleiner Amplitude werden häufig interferometrisch gemessen. Um zusätzlich eine hohe örtliche Auflösung zu erreichen, muss der Laserstrahl mit einer stark vergrößernden Linse auf die Oberfläche fokussiert werden. Wegen der kleinen Schärfentiefe einer solchen Linse muss der Abstand zur Oberfläche genau eingehalten werden. Zur Unterdrückung von Störeinflüssen wie der ortsabhängigen Reflektivität der vermessenen Oberfläche und zur Extraktion der absoluten Schwingungsamplitude benutzen wir einen homodynen Aufbau mit zusätzlicher Pfadlängenmodulation. Die Messempfindlichkeit wurde dabei durch die Quadraturinterferometrie, das heißt die zeitsynchrone Erfassung der Intensitäten durch zwei Fotodioden, verbessert. Wir zeigen außerdem einen Signalverarbeitungsalgorithmus, der zur Regelung des Abstands zwischen Linse und Messoberfläche benutzt werden kann. Dies gewährleistet, dass der Laserstrahl optimal auf die Oberfläche fokussiert wird und führt zu einem insgesamt hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnis.

Abstract

Surface vibrations with small amplitudes are often measured by interferometric techniques. For a good lateral resolution, the laser beam has to be focused on the surface through a high- magnification lens. Owing to the small depth of focus of this lens, its distance to the surface has to be controlled both accurately and precisely. In order to eliminate effects of influencing quantities such as the position-dependent surface reflectivity of the device under test, and to extract the absolute vibration amplitude, we use a homodyne setup with additional path length modulation. Its sensitivity is increased by quadrature interferometry, i. e., the synchronous measurement of the intensities detected by two photodiodes. We also present a signal processing technique for controling the distance between lens and surface. This ensures that the laser beam stays focused optimally onto the surface and results in a high overall signal-to-noise ratio.


* Correspondence address: Hochschule Furtwangen, Hochschulcampus Tuttlingen, Kronenstr. 16, 78532 Tuttlingen,

Published Online: 2010-09-09
Published in Print: 2010-09

© by Oldenbourg Wissenschaftsverlag, Tuttlingen, Germany