Laser/Optoelektronik in der Technik / Laser/Optoelectronics in Engineering

Der Cu+-Laser ist ein Metallionenlaser, bei dem im Gegensatz zu den bekannten Kupferdarapflasern angeregte Kupferionen in einer Edelgashohlkathodenentladung das Lasermedium bilden /1/. Die notwendige Meta1ldampferzeugung erfolgt dabei einfach durch entladungsbedingtes Sputtering aus geeignetem Kathodenmaterial, die Ionisierung des Kupfers und die Anregung ins obere Laserniveau erfolgt über einen sehr effektiven Ladungsaustauschprozess rait den Edelgasionen. Der Anregungsmechanismus, sowie die wichtigsten Laserübergänge sind im vereinfachten Termschema (Fig. 1) dargestellt.

Quentron has developed high power fully automated Gold and Copper Vapour Lasers for new medical applications.

Seit ihrer ersten Realisierung 1961 (1) bis 1986 waren HeNe-Laser nur für feste Emissionswellenlängen kommerziell verfügbar, obwohl auf über 200 Linieri Lasertätigkeit erzielt wurde (2). Erst seit kurzem ist es möglich, kommerzielle HeNe-Laser ähnlich den Argon- oder Kryptonionenlasern auf verschiedene Linien abzustimmen. Die Gründe für diese späte Realisierung sind sowohl grundlegend physikalischer, als auch technologischer Natur und werden in den folgenden Abschnitten dargelegt.

Discharge-excited excimer lasers are currently utilized in the field of scientific research as well as for industrial materials processing such as marking and micromachining including semiconductor production. Medical applications like angioplasty, keratectomy and lithotripsy are under investigation.

Dureh eine Kondensatorentladung gepumpte Excimerlaser der Leistungsklasse von 100 W sind am Markt erhältlich. Eine Steigerung der mittleren Leistung bis in den Kilowattbereich hinein maeht sowohl die Erhöhung der Wiederholrate als auch der Energie des Einzelpulses erforderlich. Für Laser hoher Pulsenergie muß das pulserzeugende Netzwerk zur Anregung des Lasergases sowohl eine hohe elektrische Energie speichera als auch diese mit hoher Effizienz in kurzer Zeit in die Hochdruekglimmentladung einspeisen können, die bei einem sehr niedrigen ohmsehen Widerstand brennt.

X-ray preionization is a well-known technique for initiating homogeneous glow discharges in large aperture excimer lasers /1,2/. Here we report on preionization studies in XeCl, KrF and also — to our knowledge for the first time — ArF excimer gas mixtures. These experiments were performed by means of a recently developed industrial-grade X-ray tube.

The average power emitted by an excimer laser is the product of pulse energy and repetition frequency. The pulse energy depends on several factors, most important of which, for a given laser, are the electrical energy coupled into the discharge, the gas mixture, and the quality of the optical resonator.

Scientists frequently need to synchronize the timing of two or more pulsed lasers for spectroscopic applications. Excimer lasers are often used because of their high power UV output. In a typical experiment one excimer laser might be used to excite or pump a sample while a second drives a dye laser used as a probe. The pump and probe pulses may need to be synchronized, or one may need to be delayed from the other a known amount. Alternately, two or more lasers might be used in an oscillator/amplifier configuration. In both cases, the relative timing of the pulses must be known and must be stable for the period of time necessary for an experiment. Because these pulses are typically only 20ns long, the synchronization must be accurate and stable to about ±2ns to be effective. This paper describes a system developed at Questek to achieve such synchronization between two or three excimer lasers.

Today the GaAlAs semiconductor-laser is used applications:

Zum Einsatz in der interferentiellen Meßtechnik eignen sich Laserdioden, die transversal und longitudinal einmodig sind. Bei Änderung des Injektionsstroms i oberhalb des Schwelistroms i_th bleiben solche Dioden zwar im allgemeinen einmodig, der emittierte Mode wechselt aber seine Fabry-Perot-Modenzahl m, bedingt durch den unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten Energielücke und des Brechungsindexes der aktiven Zone /1/. Dies bedeutet eine unstetige Änderung der emittierten Frequenz um ein- oder vielfachen Wert des Modenabstandes der Laserdiode bei Variation von i. Außerdem sind die Modensprüge nicht hysteresefrei /2/. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, eine sprung- und hysteresefreie Frequenz der Laserdiode trotz Änderung des Stromes zu stabilisieren.

Efficient pumping of solid state laser material by high power laser diode arrays is a subject of considerable scientific and commercial interest. These compact solid state lasers are efficient wavelength and mode converters for diode lasers, which emit around 800 nm and have a double lobed far field pattern with large divergence. The fluorescence lifetimes of solid state materials (230 microseconds for Nd:YAG, 480 microseconds for Nd:YLF, for example) offer the possibility of peak power, via Q-switching, much higher than is available from diode lasers themselves. Diode pumped lasers do not use cooling water and do not rely on broadband excitation sources (e.g. arclamps). As a result, they are not subject to water or lamp induced noise and they exhibit greatly reduced thermal lensing. These characteristics result in excellent beam properties, beam pointing stability and pulse-to-pulse stability. In this report, we will discuss performance aspects of laser diode pumped Q-switched Nd:YAG and Nd:YLF lasers, and discuss how they compare with results of a simple rate equation model.

Der Einsatz von Halbleiterbauelementen statt Röhren als Pumplichtquelle für Nd:YAG Laser ist schon seit mehr als 15 Jahren bekannt sowohl als Idee als auch in experimentellen Arbeiten. Die prinzipiellen Vorteile des Einsatzes von Diodenlasern statt der bisher üblichen Blitzlampen oder Dauerstrich Gasentladungs-Lampen liegen auf der Hand: Kompaktheit und hohe ZuverlässigkeitBetrieb mit Niederspannungsnetzgeratenlangere Lebensdauerbesonders hohe Effizienz wegen der guten Anpassung der Wellenlange an die Absorptionsbande des Nd:YAG Materialsgeringe thermische Belastung des Nd:YAG Lasersgeringer LeistungsverbrauchDie praktische Realisierbarkeit dieses Konzepts konnte allerdings erst in neuester Zeit richtigen Aufwind erfahren durch die kommerzielle Verfugbarkeit von Diodenlasern mit hoherer Leistung.

Alexandritlaser lassen sich sowohl als Drei- als auch als Vier-Niveau Laser betreiben /1/. Im Falle des effektiveren Vier-Niveau Betriebs wird das obere Laserniveau (4T_a) von einem metastabilen Niveau (2E) thermisch besetzt. Daraus resultiert eine starke Temperaturabhängigkeit der Laserparameter /2,3/. Eine einfach handhabbare Luftklihlung ermoglicht die Untersuchung der Laserausgangsenergie, der Laserschwelle und der Laserwellenlänge im Temperaturbereich von 20–250 °C.

In Festkörperlasern heizt sich das aktive Medium durch das Pumpen der Entladungslampen stark auf und muß gekühlt werden. Es bildet sich im stationären Betrieb ein Temperaturprofil über dem Querschnitt des aktiven Mediums aus, das in mehrfacher Hinsicht Einfluß auf die Leistungsdaten des leasers nehmen kann. Auf Grund der speziellen Pump- und Kühlanordnung in einem Slab Laser ergibt sich, daß die Temperaturgradienten im Slab, bei Vernachlässigung der Endeffekte, nur von der Pumpleistung, der Slab Dicke und der Wärmeleitfahigkeit des Materials abhängen und insbesondere nicht vom Wärmeübergang vom Slab zum Kühlmittel. Dieser Wärmeübergang geht jedoch wesentlich in die absolute Temperatur des Slabs ein. Beide Temperatureinflüsse haben wir an einem Nd-Glas Slab aus LG-760 Schott Laserglas mit den Abmessungen 300 × 20 × 6 mm untersucht.

Phase conjugation is a process which transforms an incident optical wave into a counterpropagating, reflected wave /1/. Mathematically in complex notation, the reversed wave amplitude is described as the complex conjugate of the incident wave. In this paper two nonlinear optical effects are described which produce conjugated waves, degenerated four-wave mixing in silicon and stimulated backscattering in various liquids.

The main factors, which cause the instability of a acousto-optic-Q-switched YAG laser, include the mechanical vibration of optic elements, change of thermal focal length of active medium, fluctuations of pump rate and repetition rate, and etc. In our thesis, we’ll discuss the laser output power affected by these factors.

Optical pumping induces thermal lensing in a laser rod, which degrades the beam quality and reduces the output stability of the solid-state laser and should be minimized for practical applications. One method to solve this problem is the design of dynamic stable TEMoo-mode resonators proposed first by Steffen et al [1]. In order to increase TEMoo-mode volume, increase effective resonator length or reduce beam devergence, multielement resonators are often used. In this paper, using the equivalent resonators and transfer matrix method and following the calculated results in [2],[3], the condition for insensitivity against thermal lensing of multielement resonators is derived analytically for the first time. The expression is simple but exact and holds for the general case, a typical and important example is telescopic resonator.

Während der letzteri Jahre gab es bei der Festkörperlaserentwicklung in mehreren Bereichen wesentliche Neuerungen. So wurden neue durchstimmbare blitzlampengepumpte Festkörper-lasersysteme entwickelt, mit denen einerseits der Wellenlängenbereich erweitert werden konnte /1/, andererseits fand man neue Lasermaterialien, deren Effizienz gegenüber dem bekannten Nd3+:YAG deutlich verbessert wurde. Zu diesen Lasermaterialien gehört der doppelt dotierte Granat Cr3+:Nd3+:Gd₃SC_l,₈Ga_3,2O₁₂ (GSGG) /2/.

Die Sensibilisierung der Fluoreszenz von laseraktiven Übergängen der Ionen seltener Erden in Kristallen und Gläsern ist von großer Bedeutung für die Erhöhung des Laserwirkungsgrades. Als Sensibilisatoren eignen sich besonders Ionen der Übergangsmetalle wie Mn2+ und Cr3+, die im Bereich des Emissionsspektrums der Anregungslichtquellen (Blitzlampen, Bogenlampen) breitbandig absorbieren und die absorbierte Energie auf die laseraktiven Ionen libertragen können /1,2/.

The study of rare earth (RE) phosphate crystals with high concentration of active ions have been undertaken in our laboratory for several years [1,2]. The principal interest in studying these type of materials lies in their ability to lase in a very small volume of active media. Neodymium in particular, due to its strong transitions in the 1.05 and 1.3 µm regions has been studied quite intensively [3].

Tunable Diode Laser Absorption Spectrometer (TOLAS) have been used throughout many years to expand our knowledge about molecular systems and molecular dynamics. This includes the study on neutral molecules, radicals, ions and Van der Waals complexes in the laboratory and under field conditions. Much of this work has concentrated on the detection of molecular absorptions in the infrared with Lead Salt Diode Lasers, particular over long pathlength through the absorbing medium and by the application of modern electronic signal detection- and processing methodes. Detection sensitivities of less than 0.1 ppb have been achieved in special cases. The introduction of tunable external frequency standards like etalons, have significantly improved the frequency and amplitude stability of TDLAS-Systems and improved the precision of the systems frequency scale and reproducibility.

It is investigated new garnet laser crystals with large lattice parameter and low crystal field. It is grown the transparent crystals of Nd3+ + Cr3+ codoped and Cr3+ doped GSGG, YSAG, GSAG and GGG (Ca, Mg, Zr) by CZ method. The structure and spectral properties have been investigated.

Investigations have been made on the purification of KF and ZnF₂ Transparent single crystals of Cr3+ doped and undoped KZnF₃ have been grown by Bridgrrar-Stockbarger method. Comparing Cr3+:KZnF₃ and Cr3+:Li1+:KZnF₃ on the dopant property and crystal quality, we found that the later is better.

High-quality surfaces are prepared by grinding and polishing; a technology which becomes increasingly widespread is precision machining using single-crystal diamond tools. The demands on surface smoothness are growing fast, especially for laser optics, multilayer thin film optics, X-ray optics, in micromechanics, for computer memory discs, and for substrates in micro-electronics. Accordingly, there is a demand for adequate measuring methods and instruments. A review is given on the principles of surface characterization by profiling, light scattering, and MTF measurement, and the interrelationships between the methods are demonstrated. Exponents for instruments are discussed and examples for typical roughness values and quality demands of applications are given.

Optische Meßtechnik im Maschinenbau — darunter verstand man früher vor allem die Gerätschaften im Feinmeßwesen, also geometrisch-optische Koordinatenerfassung, Sichtgeräte, Opt ik-Prüfgeräte, Interferenzmikroskope. Mit der Entwicklung von Lasermeßverfahren ist hier ein griindlicher Wandel eiagetreten. Sie haben der optischen Meßtechnik ganz neue Aufgabengebiete erschlossen, z.B. in der zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken, in der Verformungs- und Schwingungsmessung oder in der Analyse von Strömungs- und Verbrennungsvorgängen. Die neuen Meßtechniken basieren auf der Verfügbarkeit leistungsstarker kohärenter Lichtquellen, einer Vielzahl optoelektronischer Bauelemente und dem Einsatz von Computern zur Meßdatenerfassung und -verarbeitung.

Image processing may be regarded as a chain of information transmitting and manipulating elements. And within this chain the image sensor system is the second element, just behind the image forming lens and in front of the image storing device. In practice these image sensors are opto-electronic transducers which are exposed to an electro magnetic intensity distribution, and give an electronic signal proportional to this intensity. In most cases the incident radiation is restricted to ‘light’, i.e. the visible and near infrared range of the electromagnetic spectrum. The position of the sensor within the information proecessing chain shows, that there must be proper matching onto the other elements: the imaging objective and the image storing device.

In der Fahrzeugentwicklung wird die holografische Interferometrie für ein breites Aufgabengebiet eingesetzt.

Die Entwicklungen in der Laser-Technik, verbunden mit den Möglichkeiten der digitalen Bildverarbeitung und computerorientierten Auswerteverfahren, ermöglichen heute nach dem Prinzip der “Hybriden Technik” in der experimentellen Spannungsanalyse [1] die Untersuchung vieler Probleme, die bisher nur unzulänglich erfaßbar waren. Dazu gehört auch die Analyse räumlicher Festigkeitsprobleme. Im folgenden wird deshalb ein Verfahren der holographischen Interferometrie dargestellt, welches rechnerorientiert die Eingangsdaten für eine dreidimensionale Analyse des Beanspruchungszustandes eines 3-D-Festk6rpers bereitstellt.

Die holografische Interferometrie erlaubt die Messung von Verschiebunbungen bzw. Deformationen an Objektoberflächen. Aber die Kenntnis von Deformationen im Inneren sind ebenso wichtig, z.B. bei komplexeren Bauteilen (z.B.Kitrbelwel len) und bei Krafteinleitungsnroblemen. Bei Torsi onsprobl emen sind Abweichungen (“Verschraubungen”) der Radien von der Geraden wichtiq für die GroRen von Zusatz beans pruchunqen.

Die Möglichkeiten zur Abbildung von schwingenden Oberflächen mit Hilfe der holographischen Interferometrie wurden bereits relativ fruh nach Verwirklichung der Holographie aufgezeigt. Dabei sind drei unterschiedliche Techniken einsetzbar /1/: die Zeitmittlungstechnik,das stroboskopische Verfahren unddie Doppelbelichtungstechnik.

In den letzten Jahren hat die holografische Interferometrie als optisches Schwingungsmeßverfahren zur Lösung akustischer Fragestellungen den Weg in die praktische Meßtechnik gefunden. Als ergänzendes Verfahren zu den bereits vorhandenen Meßtechniken hat sicfr: die holografische Interferometrie in der Praxis bewährt.

Herkömmliche Holographiesysterae ermoglichten bisher keine quantitative Aussage über den räumlichen Verformungszustand eines Objektes. Daher wurde im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsvorhabens ein holographisches System entwikkelt, das die quantitative dreidimensionale Verformungs- und Dehnungsanalyse mit holographischer Interferometrie ermoglicht.

Urn den industriellen Einsatzbereich der holografischen Interferometrie zu erweitern, müssen robuste, billige und leicht handhabbare Holograf ieanlagen entwickelt werden. Mit finanzieller Unterstützung durch das BMFT wurde ein neuartiges Holografiesystem entwickelt, das diese Anforderungen zum grofien Teil bereits erfüllt.

Bei Präzisions-Klebeverbindungen empfindlicher Bauteile können infolge der Schichtdickenänderung des Klebstoffs beim Aushärten (Schwinden) neben maßlichen Veränderungen auch erhebliche Spannungen und daraus resultierende unzulässige Bauteildeformationen auftreten.

Landwirtschaftliche Geräte fordern immer mehr Aufmerksamkeit. Ihre Arbeitsweise theoretisch und praktisch aufzuklären ist wegen Umweltschutz ebenso aktuell, wie von dem Standpunkt des Energieverbrauches. Zur Verbesserung der Konstruktion von Düsen leistet die holographische Messmethode eine grosse Hilfe, weil mit dieser Methode die Grösse und räumliche Lage der ganzen Tropfenmenge in der Phase der Bildung qualitativ und quantitativ erfassen werden kann.

Die quantitative Auswertung holografischer Interferenzmuster besteht im wesentlichen aus der punktweisen Bestimmung der Interferenzphase. Aus der Interferenzphasenverteilung und den aus der Geometrie des holografischen Aufbaus bekannten Empfindlichkeitsvektoren läßt sich punktweise das Verschiebungsfeld berechnen /1/. Das Fourier-Transformations-Verfahren /2, 3, 4/ ermoglicht eine Interferenzphasenbestimmung auch zwischen den Interferenzstreifenextrema mit hoher Genauigkeit und bietet dem Anwender die Möglichkeit, eine gezielte Störunterdrückung vorzunehmen. Im Gegensatz zu dem in /1/ vorgestellten Phase-Step-Verfahren ist hier im allgemeinen nur ein einziges Interferenzmuster zu rekonstruieren.

Eine numerische Bestimmung von Dehnungs- und Spannungsfeldern aus holografisch interferometrischen Verformungsmessungen erfordert eine Meßgenauigkeit bis zu 1/100 Interferenzstreifenordnung und eine hohe Auflösung mit gleichabständigen Meßpunkten /1/. Weiter müssen die Meßwertaufnahme und die Auswertung automatisiert erfolgen. Eine Detektion der Helligkeitsextrema der Interferenzstreifen und anschließende lineare Interpolation zwischen diesen Orten /2/ erreicht nicht die geforderte Genauigkeit. Erfüllt werden die Anforderungen jedoch von dem auch unter dem Namen Zeilen-Scan bekannten Phase-Step-Verfahren /3, 4, 5/.

Durch den interferometrischen Meßprozeß werden Phasendifferenzen der Lichtwellen in siphtbare Intensitätsänderungen überführt. Im allgemeinen genügen diese Intensitätsänderungen einer periodischen Funktion, was zur Herausbildung von Interferenzstreifen über dem Meßobjekt führt. Aus den Grauwerten und Orten der Streifen kann auf die Phasendifferenz zurückgeschlossen werden.

Die in-plane Bewegung fester Körper kann mit der Laser-Doppler Methode beriihrungslos erfaßt werden, wenn der Strahl schräg auf das Objekt fällt oder wenn zwei Strahlen benutzt werden, die sich an der Objektoberfläche kreuzen. Mit dem Verfahren kann dann die Geschwindigkeitskomponente ermittelt werden, die in der Ebene der gekreuzten Strahlen liegt. Bei der Laser-Speckle-Methode dagegen fällt das Laserlicht senkrecht auf die Objektoberfläche, der Abstand kann in einem gewissen Bereich variieren und die Messung erfolgt unabhängig von der Bewegungsrichtung.

The advent of automatic data processing for interferometry greatly reduced the complexity of interferometrie testing, thereby significantly increasing its usage both within and outside of the optics community. A great many of these new applications require special data processing and output not normally used for testing lenses. To address these new measurement problems Zygo has developed software for interferometry that allows users to easily develop their own measurement routines. The software is a version of the BASIC programming language to which commands necessary to do interferometry have been added. This software is resident in a proprietary processor that has been interfaced with a commercial Fizeau interferometer (the Zygo MKIV). This programming language has features that allow programming of both custom measurement routines and complex, menu driven measurement programs.1

Durch den Einsatz bildverarbeitender Rechnersysteme und spezieller optischer und elektrooptischer Vorverarbeitungsmethoden wurden in den vergangenen Jahren die Mög1ichkeiten optischer Meßsysteme, die auf iriterferometrischen und holografischen Verfahren bzw. auf Moiré- und Projected-Fringe-Techniken beruhen, hinsichtlich ihres Auflösungsvermögens, ihrer Verfügbarkeit für den industriellen Einsatz und ihrer Anwenderfreund1ichkeit wesentlich verbessert. Heute ermöglicht das Spektrum dieaer rechnergestützten optischen Meßechniken die 3-dimensionale Erfassung mechanischer Größben wie Form, Verformung, Schwingung sowie daraus abgeleiteter Größen ( Formtreue, Verformung ) in einem Meßbereich, der ca. 6 Größenordnungen umfaßt.

Betrachtet man das Mikroskop als Informationsübertragungskette vom Präparat zum visuellen System des Menschen, dann bedeutet das Video-Mikroskop gegenüber der direkten visuellen Inspektion eine Verlängerung dieser Kette um mehrere Glieder. Da jedoch keines dieser Glieder perfekt ist, sondern ein jedes durch seine individuelle übertragungsfunktion Informationsverluste verursacht, ist bei einer Verlängerung der Übertragungskette darauf zu achten, daß die neu eingefügten Elemente optimales Übertragungsverhalten zeigen.

The present state of clinical endoscopy is characterized by the advent of electronic techniques. A first generation of video endoscopes (VE) fitted with CCD imagers is already available and endoscopists are much interested how their imaging properties compare with those of well established fiber endoscopes. We therefore conducted together with the II. Med. Klinik of the Technical University of Munich a comparative study of optical performance including four different VE (A,B,C,D) and one fiberscope GIF Q10 for reference. The parameters under test where resolution and color reproduction.

In coherent optical data processing one comes across some difficulties associated with the formation and alignment of the spatial filters, When space light modulators (SLM) or optically-controlled transparencies operating in self-consistent filtration regime are used as the filters, then the mentioned difficulties can be partially eliminatedo Here the filter is produced automatically, in accordance with the optical signal, and no alignment is needed when the light beam incidence angle at the input of the optical system is changed.

The attraction of using optics to perform the cross-correlation of two images, is the ease with which a good quality lens generates a 2-D Fourier transform. This Fourier transform property of the lens is dependent on the use of coherent light to carry the image. Few objects are of sufficient optical flatness to allow the formation of a good coherent light image; therefore, an incoherent-to-coherent light converter, such as the Hughes liquid crystal light valve is used (1). However, it is not always convenient to image the object directly onto the light valve. In addition, a high light intensity is required. A camera which is interfaced to a passive 2-D display device of good optical quality, forms a practical alternative. When a frame store and microprocessor are added, then a limited set of images can be stored and recalled rapidly. This gives a programmable correlator (2). If an image processor is used, then a wide repertoire of pre-processing functions can be performed on the image. The disadvantage of this alternative is the frame speed reduction which is consequent on converting the image to a serial format for transmission between the camera and display device. However, for a number of applications the resolution and grey-scale rendering of the image can be reduced, thereby increasing the frame speed.

Beim Einsatz von CCD-Zeilen für längenmeßtechnische Aufgaben konnen Auflösungen von etwa 0,1 µm erreicht werden. Die vorgestellten Meßergebnisse von Teilungsmessungen an CCD-Zeilen zeigen, mit welchen Teilungsfehlern gerechnet werden muß und geben Hinweise für ihre rechentechnische Korrektur.

Many historically valuable buildings of natural stones are in extreme danger due to increasing environmental stress. The deterioration of monuments of many centuries and art epochs is permanently growing. Well-known examples for this are probably Cologne cathedral or the Acropolis in Athens. Thus, the investigation of causes and mechanisms of the destructive process is of great importance to develop suitable preservation methods. For that, among others, changes in microstructure of stone surfaces are observed to determine the specific effects of isolated stress parameters. A quantitative measure of such changes is the corresponding correlation coefficient. To obtain this quantity, the stone surface is illuminated by laser light and the resulting speckle patterns before and during stress influence are correlated. A change in microstructure of the surface leads to a change in the speckle pattern which can be measured by speckle correlation. Instead of time-consuming calculations by a digital computer due to the great amount of data, analogue optical procedures are available to yield this correlation coefficient very fast.

The paper’s subject is the study of an optical fiber phase modulator well suited for sensor applications. The phase delay is obtained stretching the fiber by a linear piezocerarnic transducer. The piezocerarnic transducer was chosen because of the easiness of driving by electrical signals. The linear geometry is usefull to achieve high values of the resonance frequency. Experimental results are also presented, confirming the validity of the model chosen to describe the modulation effect.

Optical fiber chemical sensors are attracting a noticeable interest for a variety of applications (ranging from industrial processes control to biomedical analysis) and offer some important advantages upon traditional sensors [1–3].

SIPT is a photosensor developed by Professor Nishizawa (Tohoku University, Japan) in 1977. Based on the SIPT we have developed an ultrasensitive light sensor as a Hybrid IC.Very low noise generation, high sensitivity, wide dynamic range, etc. as being the characteristical features of the SIPT make this Hybrid IC an ideal component. Selecting the small temperature coefficient as operating point and using differential amplifiers at the output enables a minimized drift against ambient temperature. Main applications are faint light irradation detection and measurement, long distance data/information communication by near-infrared, various kinds of control systems, etc.Main features of this device are: Spectral wavelength; approx. 400nm–1000nmAmplification; 1 × 107 V/WCutoff Frequency; 100KHzOutput Noise voltage; $$ \mu V/\sqrt {Hz} $$There are 2 package types of the Hybrid IC, one is the “head-on Type” (leads and photo sensitive surface oppose) and the other is “side-on type” (leads and photo sensitive surface meet at right angle).

Semiconductor lasers have found widespread applications. They are used to read digital information from compact discs, but also to write and read information on optical memory discs. Other applications include optical communication, printers and disperse types of measurement techniques. In all these applications some of the inherent advantages of semiconductor lasers are exploited. These lasers are of very small size, of extremely high efficiency, emit coherent radiation, are inexpensive and easy to drive and modulate. Associated with these advantages are, however, a few short comings of the optical output beam: this output is highly divergent, of elliptical shape and in the case of gain guided lasers also astigmatic. In the following AIGaAs laser modules are described which overcome these deficiencies and which create new applications for semiconductors lasers.

Die Laserdiode besitzt im Vergleich zu dem in der Meßtechnik meist verwendeten He-Ne-Laser Vorteile in Bezug auf Miniaturisierung, Wirkungsgrad, Strahlungsleistung, hochspannungsfreien Betrieb u.a. Als nachteilig erweist sich bei Laserdioden die herstellungstechnisch bedingte Streuung der Emissionswellenlänge, die auch bei Dioden der gleichen Bauart und des gleichen Typs in einem Bereich vdn etwa ± 20 nm liegen kann. Außerdem ist die Wellenlange stark von den Diodenparametern Strom i und Temperatur T_WS der Diodenwärmesenke abhängig /1/.

The possibilities of use of laser diodes (LD) and avalanche photodiodes (APD) were experimentally investigated with the object of miniaturizing laser Doppler anemometers (LDA) for the velocity measurement in gases and fluids.At the transmitting end laser diodes can be used in the place of the conventional gas lasers and at the detecting end photodiodes can be substituted for photomultipliers. Both index-guided and gain-guided laser diodes can be used as light sources for laser Doppler anemometers. The experimental comparison between the attainable signal-to-noise ratios of photomultipliers and photodiodes shows that particularly in the infrared region around 800 nm semiconductor diodes provide much better LDA signals than photomultipliers. The problem of wavelength stabilization of laser diodes for LDA use is discussed and a wavelength-stabilized, miniaturized laser diode LDA for backscatter applications in the velocity range up to 150 m/s is presented.

Zur Abnahme und zu Prüfzwecken in der Fertigungstechnik und in der Qualitätskontrolle ist die Methode der interferometrischen Längenmessung, die auf der Anordnung nach Michelson und einer kohärenten Strahlquelle beruht, seit geraumer Zeit eingeführt /1/. Auch als Meßsysteme in Maschinensteuerungen z.B. in der Ultrapräzisionstechnik werden Interferometer eingesetzt. Ein Beispiel für eine Interferometeranordnung zur Längenmessung zeigt Bild 1.

Die gebräuchlichsten Messverfahren auf dem Geblet der optlschen Schwingungs- und Yerformungsmesstechnik sind die holographlsche Interferometrle, die (elektronische) Speckle-Interferometrie und die Laser-Doppler-Velocimetrie /1/,/2/. Mit den beiden erstgenannten Verfahren können Schwingungsamplituden oder Yerformungen an Flächen gemessen werden, mit dem letztgenannten Verfahren der zeitllche Verlauf der Geschwindigkeit an einem Punkt des Messobjekts. Eine Kombination aus Speckle-Interferometrie und Doppler-Velocimetrie ermöglicht die Messung von Schwingungen bzw. Geschwindigkeiten an rauhen Oberflächen an mehreren Punkten gleichzeitig. Wir nennen dieses Verfahren Heterodyn-Speckle-Interferometrle.

Dieses Gerät erlaubt es, vor Ort Vibrationsanalysen durchzuführen, wobei die durch Lichtleiter gewonnene Flexibilität von großem Nutzen ist. Es wird über Schwingungsmessungen im Rahmen einer zerstdrungsfreien Werkstoffprüfung an Kugellagern und Gußkörpern berichtet. Beispiele über das Schwingungsverhalten von Komponenten, die in Kraftfahrzeugen Verwendungen finden, werden gezeigt.

Laser rangefinders provide quick, simple and accurate range measuring as to selected target. A common range determination technique is based on measuring time which is needed for light pulse to travel from the rangefinder to the target and backwards. The below equation explicitly presents relation between the laser pulse travel and the range where symbols mean: R - range between the active range-finder and the target,c - velocity of light in vacuum,t - time of flight,n - laser light index of refraction.

Ein vom NBS unter 11 US-Firmen organisierter Vergleictr1 kommerzieller Meßgeräte zur Messung der Strahlungsleistung an optischen Wellenleitern bei der Wellenlänge 1300 nm ergab Abweichungen der Meßwerte bis zu etwa ±30 % durch offensichtlich nicht ausreichend festgelegte Meßbedingungen. Im folgenden werden die Meßbedingungen bei der Bestimmung der Empfindlichkeit von Strahlungsempfängern in der PTB im Spektralbereich der optischen Fenster der optischen Nachrichtenübertragung beschrieben. Interreflexionen zwischen Strahler und Empfängerseite — eine der HauptfeHlerquellen bei Messungen an optischen Fasern — werden dabei sorgfältig vermieden. Für Präzisionsmessungen werden z. Z. weltweit Germanium Photoelemente (Ge) eingesetzt, nachdem ihre Eignung nachgewiesen werden konnte2–4. Sie sind im gesamten, für die optische Nachrichtenübertragung genutzten Spektralbereich von 750 nm bis 1600 nm verwendbar. Empfängerflächen von 5 mm Durchmesser gewährleisten, daß das divergente Strahlungsbündel am Ausgang einer optischen Faser vollstandig erfaßt werden kann.

Fundamental technology for advanced measurement seems to be switching over to photonics from traditional electronics. It may be due to the critical limit of electronics in ability of high speed, multichannel processing and so on. On the other hand, an ultrafast streak camera is well known as one of the most versatile instruments for measureing the dynamic behavior of luminous events in the picosecond and subpicosecond region.1

Infrared spectroradiometric measurements of objects in the field, and of atmospheric properties such as spectral transmittance and sky radiance, require complicated and timeconsuming data logging, calibration, and processing work. This is due to several reasons: 1.every measurement requires a large number of data logging and recording (spectral signal as function of wavelength, internal blackbody temperature, measurement conditions and instrument set-up parameters);2.a mathematical algorithm is needed to calculate the desired spectral quantity such as emissivity, absolute radiance, radiant intensity contrast, irradiance, and atmosperically corrected spectra. This algorithm is different in every case.

Radiation pyrometers are widely used for measuring temperatures in scientific and industrial applications where it is inconvenient or impractical to utilize direct contacting sensors. Product contamination, operator safety and sensor durability justify non-contact techniques. This paper discusses an improved measurement technique using a pulsed laser to determine emissivity (ε), a critical variable for accurate temperature determination.

Übersicht. Die bisher entwickelten Methoden zur Oberflächenbehandlung unter Einsatz von Laserstsrahlen lassen sich in das Erwärmen im festen Zustand (Härten, Anlassen) das Umschmelzen mit und ohne Legierungszusatz und das Aufbringen von artfremden Schutzschichten einteilen. Mit dem Härten und Beschichten werden interessante Alternativen zu anderen Verfahren angeboten. Das Einlegieren eröffnet auch neue Wege zur gezielten Veränderung von Oberflächeneigenschaften hochbeanspruchter Bauteile. Für den Maschinen- und Motorenbau sind die wichtigsten Anliegen die Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie der Dauerfestigkeit. Mit der Anpassung einer Randschicht an diese Anforderungen als Alternative zu einem hochwertigen Bauteilwerkstoff sind z. T. erhebliche Material- und Fertigungskosten einzusparen.

CO₂ and NdYAG lasers dominated the non-communist industrial materials-processing market in 1986, with sales of order $82Mpa and $37Mpa respectively (1,2). The Japanese market, in particular, is currently claimed to be expanding very rapidly (3); especially — at the present time — for CO₂ (cutting) lasers having powers of less than 2kW. In contrast, in the older established American market the strongest growth is now claimed for CO₂ laser-welding applications, at (mean) powers in excess of 2kW (1). Within Europe, also, very steady growth in the utilization of lasers for factory automation and new processes has been predicted for the next decade, in a variety of market surveys. Although this growth is expected to embrace several different laser types and applications, the muitikilowatt CO₂ laser seems likely to dominate the heavier “machine-tool”, welding, and heat-treatment end of tnis market for the immediate future. This paper reviews: some generic features of current muitikilowatt industrial CO₂ laser systems; the desirability and means for on-line diagnosis of their near-field and far-field outputs, and related process parameters (to facilitate automation, process quality control, and safety provisions etc); robotic beam-delivery systems; and a few illustrative applications.

Die leistungsstärksten Laser für die Erzeugung kohärenten, ultravioletten Lichts sind die Excimerlaser. Zur Zeit lassen sich Impulsenergien von einige Kilojoule in einigen 100 ns Impulsdauer erzielen, und im Bau bzw. geplant sind Excimerlaser mit einigen Megajoule Impulsenergien für Fusionszwecke. Für viele wissenschaftliche und technische Anwendungen ist es erforderlich, daβ die Laserimpulse möglichst kurz und intensiv sind. Mit solchen Impulsen sollte es beispielsweise dann auch möglich sein, heiβe Plasmen zu erzeugen, die in einer v.eiter unten beschriebenen Weise zur Erzeugung von Laseremission im extremen UV und im Rontgengebiet ausgenutzt werden können.

Die neue Generation von CO2-Lasern für die industrielle Materialbearbeitung setzt Hochfrequenz im MHz-Bereich für die Laseranregung ein. Die Einkopplung der Hochfrequenz erfolgt kapazitiv iiber aufien — im Falle von schnell-längsgestromten Lasern — auf dielektrischen Entladungsrohren angebrachte Elektroden. Die HF-Anregung hat erhebliche Vorteile gegenüber den bislang eingesetzten Methoden der Gleichstromanregung oder -Wechselfrequenzanregung mit Frequenzen bis in den kHz-Bereich, insbesondere: eine völlig homogene, zeitlich stabile Entladung und damit Laseranregung unter alien anwendungsrelevanten Betriebsbedingungen (cw-Betrieb bei hohen oder niedrigen Leistungen, Pulsbetrieb, schnelle Leistungsvariation);in der Entladung erzielbare elektrische Leistungsdichten, die um einen Faktor 3-5 höher sind;etwa um einen Faktor 10 niedrigere Betriebsspannungen am Entladungsrohr.keine Gasverunreinigung durch abbrennendes Elektrodenmaterial und damit erheblich niedrigere Gasverbrauchswerte (Faktor 2–3);Puis- und Modulierbarkeit der Laserstrahlung bis in den kHz-Bereich auch bei Multi-kW-Lasern.

The influence of fluid dynamics on laser kinetics is of great interest for high power compact-laser design. This type of laser is characterized by sealed off operation and electric discharge induced gas circulation. Sealed off operation at high loading brings about the need to govern the propagation of pressure waves in order to avoid losses of laser output power and beam quality due to the interaction with laser kinetics. The first effort to model the reactive gas flow through a laser cavity was made by Anderson [1] in 1970. Outgoing from a one-dimensional non-stationary gas flow and two vibrational temperatures, Anderson solved the conservation equations in Eulerian coordinates together with the rate equations of molecular energy transfer by a finite difference scheme. The model was then applied to a CO₂ gasdynamic mixing laser. The present paper reports on results of a study with a much more detailed model for fluid dynamics and laser kinetics; the solution wasobtained with a different technique.

Dichteschwankungen im Resonatorraum beeinflussen bei gepuisten CO₂-Lasern die erreichbare Repetitionsrate und die Strahlqualität. Um hier quantitative Aussagen zu erstellen, ist es erforderlich, die räumliche und zeitliche Dichteverteilung im Resonatorraum zu kennen. Die hier vorgestellte Berechnung erfolgt nach einem von Jacoby /1/ für quergeströmte CO-Laser ausgelegten Verfahren, das auf quergeströmte CO₂ -Laser mit Hochfrequenzanregung /2/ angewendet wird.

Reproducible laser materials processing with high power CO₂ lasers requires among others high long-time stability of the laser output power. Mechanical stability of the resonator structure has great influence on the temporal behaviour of laser output power because small mechanical deformation uf the resonator structure leads to misalignment of the resonator and therefore to a decrease of output power. Temporal deformations of the resonator structure by mechanical or thermal stresses lead to temporal fluctuations of the laser output power with a time scale of minutes. The alignment sensitivity of a resonator configuration gives requirements for the mechanical stability of the resonator structure. We have measured the output power drop by misalignment of the resonator for several resonator configurations of a linear stable long-radius resonator. The results are presented in this paper in comparison with a simple theoretical model of the alignment sensitivity for 10% power drop.

Conventional solid state lasers use flash lamps to pump a rod which is cooled only on its circumference. This leads to radial thermal gradients. Partly by thermal expansion but even more due to the thermal dependence of its refractive index, the rod behaves as an input power dependent thick intracavity lens. This influences the beam properties as illustrated in Fig.1. It shows measurements of a central cross section through the near and far field intensity distributions of a 300 W YAG laser with increasing input (and output) power. The measurements were made by means of a video camera and a video analyzer. The thick lines show the theoretical predictions which we will describe.

Sometimes problems arise in high volume production with Q-switched lasers. In high speed resistor trimming, for instance, reasonable peak powers at 30 kHz repetition rate would be desirable in some cases. This can no longer be provided by means of a conventional TEM_oo laser. To increase the peak power, the aperture is increased and one tries to work with a low order mode. The poorer beam quality does not usually present a problem. The poor and unpredictable pulse-to-pulse stability, however, does; see Fig. 1.

Festkörperlaser konventioneller Art verwenden im allgemeinen zylinderförmige Laserstäbe. Die Temperaturverteilung im optisch gepumpten Stab bewirkt jedoch unerwilnschte optische Effekte. Das Brechungsindexprqfi1 (dn/dT≠0) erzeugt eine thermische Linse; die thermischen Spannungen führen über die photoelastischen Effekte zu Bifokussierung und Depolarisation des Laserstrahls /1/.

The scaling-up of conventional rod solid state lasers, in size and average power,, is limited by the thermally induced gradients and stresses in the laser medium [1] [2] [3].

Zukünftige Entwicklungen im Bereich des Festkörperlasers werden in den nächsten 5 Jahren mittlere Ausgangsleistungen größer 1 kW anstreben. Das Anforderungsprofil für diese Laser wird im wesentlichen durch die projektierten Anwendungsbereiche bestimmt. Für die Materialbearbeitung, wie Schneiden, Schweißen, Veredeln und Bohren werden die Anforderungen an einein Hochleistungs-Festkörperlaser und die möglichen Prozeßgeschwindigkeiten disjiutiert und mit den Werten von CO₂-Lasern verglichen. Die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Einsatz dieser Hochleistungs-Laser in der industriellen Fertigung werden bezüglich der Verfügbarkeit, Steuerbarkeit und Leistungsstabilität erläutert.

The injection of narrow-band radiation into the resonator of a pulsed laser to narrow the output bandwidth is a well-known technique. This technique of “injection seeding” has been used successfully to achieve single-mode output in Nd:Glass1 and Nd:YAG.2 In the case of Nd:YAG, the amount of injected power required for single mode operation was very low. However, due to the unavailability of small solid-state lasers, the physical size and power requirements of the injection laser exceeded that of the pulsed laser, making the technique prohibitively expensive. Practical injection seeding systems awaited the appearance of small, reliable diode-pumped Nd:YAG lasers.3

Der industrielle Einsatz von Hochleistungsleistungslasern in den letzten Jahren hat gezeigt, daB bei vielen Prozessen eine gleichmäßig hohe Strahlqualität das Ergebnis der Materialbearbeitung sichern kann. Aus diesem Grund wurden in letzter Zeit verschiedene Systeme zur Messung der Strahlparameter entwickelt /1,2/. Beim Einsatz dieser Gerate zeigt sich, daB es nicnt genugt, nur die Intensitatsverteilung des unfokussierten Strahl zu erfassen, weil bei der Fokussierung des Laserstrahls die IntensitatsverteiTung im Fokus auch von der Phasenverteilung des unfokussierten Laserstrahls bestimmt wird. Aus diesem Grund muß die Intensitätsverteilung im Fokus durch Messung im Fokus bestimmt werden. Zum anderen kann selbst Laserstrahlung, die in ihrer Intensitäts- und Phasenverteilung ideale Struktur aufweist, auf ihrem Weg vom Lasersystem bis zur Bearbeitungsstelle durch vielfältige Einflüsse von z.B. Umlenkspiegeln, Strahlführungsrohren und Fokussiereinheit Veränderungen erfahren, die nur am Ende des Strahlweges im Fokus der Bearbeitungsoptik zu erfassen sind. Zur Messung der Intensitätsverteilung des fokussierten wie unfokussierten Strahls werden im folgenden zwei Meßgeräte vorgestellt und deren Einsatz zur Bestimmung der Strahlqualität diskutiert.

Bei der Materialbearbeitung mit Hochleistungslasern ist eine Vielzahl von Parametern zu berücksichtigen. Von entscheidendem Einfluß sind die Eigenschaften des Laserstrahls selbst. Deshalb gibt es verschiedene Ansatze zur Entwicklung von Strahlanalysatoren, die die Aufgabe h’aben, das Intensitätsprofil des Laserstrahls darzustellen. Für die Fokussierbarkeit in der Arbeitsoptik und somit für die Qualität des Bearbeitungsergebnisses ausschlaggebend sind dabei die sog. Modenstruktur und der Strahldurchmesser. Da das Intensitätsprofil je nach Laser zeitlichen Schwankungen unterliegt und auch während des Bearbeitungsprozesses durch Rückkopplung von reflektierter Laserstrahlung beeinfluβt wird, besteht zusätzlich die Anforderung, die Messung in Echtzeit auszuführen.

Sowohl für die Entwicklung als auch für die Anwendung von Lasern sind Strahlungssensoren erforderlich.

This paper describes a convenient technique for measuring the focused and unfocused spot diameter formed by a lens system.

This paper tries to describe the needs for a mode-monitoring system and the stateof-the-art regarding technical solutions.

Die Qualität und Reproduzierbarkeit der Lasermaterialbearbeitung hängt von der Stabilität der Laserleistung und der örtlichen Intensitätsverteilung der Strahlung ab. Die Stabilisierung der Laserleistung erfolgt meist durch Kontrolle des gesamten Entladungsstromes und durch Verwendung eines mechanisch stabilen Resonators. Im transversal angeregten CO₂ Laser kommt es jedoch wegen der zahlreichen voneinander entkoppelten Teilentladungen zu transienten Stromschwankungen zwischen den Anodenströmen. Die lokalen Stromschwankungen ändern lokal die Dichte des Plasmas und somit die Homogenität der Verstarkung.

Seit einigen Jahren wird in Forschung und Entwicklung daran gearbeitet, die Versehleißfestigkeit von Gußeisenbauteilen durch Umschmelzen der Randschichten zu erhöhen. Hierzu lassen sich erfolgreich hochenergetische Strahlen wie Laser einsetzen. Mit Hilfe einer Verfahrenssteuerung der Laserstrahlparameter lassen sich Gefüge und Struktur der Umschmelzschicht, die mechanisch-technologischen Eigenschaften und die geometrische Ausbildung der umgeschmolzenen Randschicht in weiten Bereichen beeinflussen /1 – 3/. Die Geometrie von Umschmelzschichten kann insbesondere auch von strahlformenden und -ablenkenden Elementen günstig beeinflußl werden. Über einige Methoden der Strahlführung und -formung zum Umschmelzen von GuBeisen soll im folgenden berichtet werden.

Laser surface melting (LSM) of an alloy cast iron containing undercooled speroidal graphite was investigated using high power CO₂-lasers by variation of laser power, beam distribution, beam diameter, and traverse speed resulting in different power densities, interaction times, and heating times in order to achieve different heating and cooling rates and case dephts. In supplement to experimental results reported recently /1,2/ the investigations were performed either in the melting mode of processing without plasma formation or in the plasma mode of processing with plasma formation in the near surface region changing simultaneously the composition and the flow characteristics of the shielding gas. The resulting improvements in finish and cracking of overlapping melt tracks covering substantial surface areas relates processing conditions, solute content, microstructural refinement of the laser melted and heat affected zone, and resultant metallurgical and mechanical properties. The approach facilitates the selection of processing conditions to obtain reproducibly the compositions, microstructures and surface roughness necessary for gainful utilization of laser surface melt cast iron without additional machining.

Varhaltan in den Zeit — Temperatur — Austenitisierungsdiagrammen zusammengefaBt /1/, bei nicht konstanter Aufhaizgeschwindigkeit und speziellen BauteiIgeometrien muB es empirisch ermittelt warden. Bei kleinan Bauteilen, die in großer Stückzahl hergestellt werden, kann man durch Veränderung der Erwärmung und eine nachfolganda Schliffprüfung den Einfluß der Geomatria auf das Härteergebnis berücksichtigen. Eine Qualitätssicharung durch Stichproban ist abanfalls möglich. Bei großen und/oder tauran Bautailan verbiatat sich ain solches Vorgahan. Man muß in dar Laga sain, von Vorvarsuchan ausgahand, eine ausschußfreie Härtung sicharzustellan, (kaina lokala Überhitzung oder unzuraichende Austenitisierung). Im vorliagandan Beitrag wird an zwai Beispialan gezeigt, wie man mit Hilfe von ZTA-Diagrammen (vgl. Bild 1) und durch mathematischa Simulation das Laserhärtens, das Härtungsvarhaltan an Bauteilgrenzen (Biegakantan, Schnaidkantan, atc.) vorhersegen kann, /2,3/.

Bei der Optimierung von Bauteilen, besonders im Kraftfahrzeug- und Werkzeugmaschinenbau, bewähren sich Komponenten aus Gußeisen, die nach Kriterien der beanspruchungsgerechten Konstruktion gestaltet wurden. Die funktionsbezogene Formgebung durch Gießen sowie die Möglichkeit, dem Werkstück durch eine Oberflächenbehandlung iiber Druckeigenspannungen anwendungsbezogene Eigenschaften zu geben, wirken sich bei der Gestaltung von gegossenen Bauteilen günstig aus. Im Zusammenhang mit einer Randschichtbehandlung an Gußeisenwerkstoffen ist das Oberflächenveredeln mit Laserstrahlung von großem Interesse. Werden die Möglichkeiten des Laserstrahlhärtens oder auch des Laserstrahlumschmelzens, -legierens oder -beschichtens bereits bei der Produktentwicklung mit berücksichtigt, so ist eine weitere Steigerung der Leistungsfahigkeit gegossener Bauteile abzusehen.

At present, lasers can now be used very widely as machine tools. One of the application of the laser machining is the hardening of the metallic surfaces.In the present study, surface hardening of metal sheets (Titanium, Nickel and ENSB) are carried out at different laser output power intensities. The workpiece materials are selected according to their range of thermal properties. The surfaces hardened are subjected to hardness tests and are examined metallurgically from photographs showing the cross sections. In addition to this the tmeperature profile inside the material is computed. The computer results have comparable basis for the experiment. From the experiment, it is found that the transformation hardening is the dominant mechanism and the materials having low thermal diffusivity and high absorption coefficient give high hardness values at the surface.

Im Transformatorenbau wird für den Aufbau des Transformatorenkerns heute ausschließlich kornorientiertes Elektroblech verwendet. Obgleich Transformatorwirkungsgrade bis 99.5 % erzielt werden, bewirkt bei den derzeitigen und sicher weiter anwachsenden Energiekosten eine Steigerung des Wirkungsgrades um nur 0.1 % weltweit jährliche Einsparungen in Mi11iardenhöhe /l/. Eine solche Steigerung ist einerseits durch die Entwicklung neuartiger Werkstoffe Oder andererseits durch Eingriffe in die magnetische Struktur des bereits vorhandenen Elektrobleches möglich./2/ Dieses hochpermeable kornorientierte Efektroblech besitzt eine (110)[001]-Textur (Goss-Textur) mit geringem Fehlorientierungswinkel der Goss-Körner.

The wear resistance of metals can be substantially improved by adding hard particles into surface layers exposed to wear. This is achieved by the laser melt-particle injection process also named laser impregnation. By this process, the surface layer of the base material is locally melted by a laser beam, and hard wear resistent carbide particles are injected into the melted pool.

Neben dem Umwandlungshärten, Umschmelzen, Einschmelzlegieren und Beschichten wird seit einigen Jahren auch das Gaslegieren mit Laserstrahlung systematisch untersucht /1 – 5/. Am Beispiel der Titanlegierung Ti A₆ V₄ werden die Grundlagen und spezifischen Eigenschaften des Lasergaslegierens vorgestellt. Die Legierung Ti Al₆ V₄ weist eine hohe chemische Beständigkeit auf. Neben guten Festigkeitseigenschaften ist die geringe Dichte ein wesentlicher Vorteil, so daß die Legierung sich insbesondere für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie eignet, wo man auf günstige Kombination von Festigkeit und Dichte angewiesen ist.

Die Herstellung von Oberflächenbeschichtungen wird seit vielen Jahren fiir die verschiedensten Anwendungsfälle praktiziert. Von alien Beschichtungstechniken sind die thermischen Spritzverfahren am universellsten einsetzbar in Bezug auf die Variierung von Substrat- und Beschichtungsmaterialien.(1) Der größte Nachteil thermisch gespritzter Schichten ist eine schlechte Haftung auf dem Substratwerkstoff. Für einige Anwendungen kann die hohe Porosität in der Beschichtung weiterhin von Nachteil sein. Durch ein Umschmelzen der Beschichtung mit dem Laserstrahl lafit sich sowohl die Haftfestigkeit entscheidend verbessern als auch die Porositat entfernen. Abhängig von der Beschichtungsdicke und der Laserstrahlleistung werden die Spritzschichten teilweise oder vollständig umgeschmolzen.(2) Im idealen Fall ist die auftreffende Laserleistung so gewählt, daß die Oberflächenbeschichtung voll umgeschmolzen ist r ohne den Substratwerkstoff anzulösen.(3) Diese Arbeit stellt die Ergebnisse plasmagespritzter und laserschmelzverdichteter Wc-Co Beschichtungen vor.

Obwohl Laser auf Gebieten der Oberflachenveredelung besondere Möglichkeiten bieten (Ausbildung neuartiger Phasen, Gefügebeeinflussung, geringe Wärmebelastung, gezielte Führung des Laserstrahls etc.), stehen Verfahren des Laser-Legierens und -Beschichtens am Anfang ihrer Entwicklung. Die Grunde hierfür liegen u. a. darin, daß Methoden zur Zuführung von Werkstoffen bis heute noch nicht ausgereift sind. Verfahren, nach denen Zusatzwerkstoffe zunächst auf konventionellem Wege aufgetragen werden (z. B. durch galv/anische Schichten, Spritzschichten) und dann mit dem Laserstrahl in einem zweiten Arbeitsgang behandelt werden, sind oft zu teuer und für den industriellen Einsatz aufwendig. Das Laser-Spritzbeschichten bietet hier Möglichkeiten, beide Arbeitsschritte in einem Verfahrensgang zu vereinigen. Bei diesem Verfahren wird der Auftragswerkstoff während des Laser-Behandelns in Form eines Pulvers/Gasstroms in den Schmelzfleck geblasen und eingeschmolzen /I–3/.

Das Erzeugen karbidreicher Schutzschichten über die Schmelzphase (Aufschmelzen der zu behandelnden Bauteiloberflächenbereiche) kann bei ausreichend hohem Kohlenstoffgehalt der Schmelze durch Umkristallisation oder durch Einbringung der Karbide in den Schmelzprozess erfolgen. Die in-situ-Entstehung der Karbide wird beim ledeburitischem Umschmelzen von grafitischem Guβeisen ausgeniitzt (Bild 1). Die Gefugeparameter und damit die Verschleipeigenschaften der Randschicht lassen sich bei gegebener Werkstoffzusammensetzung durch die Erstarrungsbedingungen steuern.

Die Möglichkeit, mit dem Laserstrahl Oberflächen von Nichteisenmetallen umzuschmelzen, einzulegieren oder auch mit Nichteisenmetallen Stähle zu beschichten wurde erst aufgegriffen, nachdem die Verfahrensentwicklung bei Eisenmetallen schon weit gediehen war. Das hat seinen Grund darin, daß Kupfer und Aluminium auf den ersten Blick wenig geeignet für eine Oberflächenbehandlung mit CO₂-Laserstrahlen erscheinen. Die Absorption des Infrarot-Laserlichtes liegt für diese Metalle sehr niedrig. Im polierten Zustand werden sie sogar als Reflektoren fur CO₂-Laserstrahlen eingesetzt.

Werkzeuge zur Kalt- und Warmumformung unterliegen im Betrieb je nach Umformprozeß stark unterschiedlichen Beanspruchungen, denen vielfach durch eine konventionelle Wärmebehandlung nur unzureichend entgegengewirkt werden kann. Die legierungs- und werkstofftechnischen Möglichkeiten zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Massivumformwerkzeugen sind weitgehend ausgeschöpft. Es ist daher nur folgerichtig, wenn sich die Bestrebungen zur Erhöhung der Standmenge zunehmend der Oberflächentechnik zuwenden.

Metastable, austenitic Hadfield steels show extensive work hardening, due to martensitic transformation. Several articles describe the hardening, induced by plastic deformation, i.a. caused by explosion (1,2). The mechanisms of the transformation were also described (3,4). The idea of the present work was to investigate if highintensity laser pulses in vacuum can induce similar transformations. The rapid expansion of vaporized material produces a shock wave that propagates and gets absorbed in the material (5), causing work hardening/transformation. Shock-hardening effects have been demonstrated for a variety of materials, especially for A1 and its alloys by using Nd:YAG and Ruby lasers, combined with the “confined surface” technique (6,7,8,9). Possibilities of using TEA CO₂ lasers to generate Laser Supported Detonation (LSD) waves for surface modification, have also been described (10,11). Some surface melting always occurs under such intense irradiation, depending on pulse length and intensity, etc. in a complicated way. Therefore, a theoretical, one-dimensional mathematical model was developed, based on the heat diffusion equation by using Finite Difference Method (EDM), to calculate the dependence of the energy transfer, the rate of vaporization, the thickness of the molten layer, the peak pressure, etc. as function of pulse shape and duration, wavelength of the radiation and the energy density (12).

Current interest lies in the production of optical thin film structures with a high resistance to laser induced damage, particularly in relation to the optical components in high power laser systems.Conventional thin film evaporation technology is carried out under vacuum levels of approximately 10-6 to 10-7 millibar. However at such pressures there are considerable quantities of impurity species, especially water vapour, present in the coating atmosphere. These are incorporated during material deposition into the film structure, not only increasing their absorptance and lowering their laser damage threshold, but also fundamentally affecting the microstructure of the deposit.By using an ultra high vacuum (UHV) environment (pressure < 10-11 in bar) in combination with molecular beam evaporation (MBE) impurity concentrations can be greatly reduced. The microstructure of the film can also be engineered together with the electric field distribution to give optimum resistance to laser induced damage. The techniques also allow the production of stable filters for areas such as optical communications / computing and medical analysis.This paper reviews the use of UHV/MBE technology for optical coatings and discusses types of novel structures possible. Comparisons will also be made of material deposited under UHV conditions with that produced from conventional evaporation technology.

Bei der Materialbearbeitung mit Laserstrahlung spielen die Laserparameters wie z.B. Leistung, Fokussierbarkeit, Pulsform und Polarisatfonszustand eine entscheidenae Rolle für das Bearbeitungsergebnis. Ebenso wichtig ist die Bearbeitungsoptik, weil die Kaustik des Strahls, der durch die Bearbeitungsoptik fokussiert wird, an den Bearbeitungsprozess angepaßt werden muß. Eine koventionelle Bearbeitungsoptik stellt die Linse dar. Unter der Bedingung, daB die Leistung nicht zu hoch ist, una die Linse vor der Bearbeitungsschmelze zu schützen ist, zeigt sich die Linse als eine optimale Bearbeitungsoptik.

Zur Fokussierung von Laserstrahlen für die Materialbearbeitung sind Linsen und Spiegelsysteme im Prinzip gleichermaßen geeignet. Bei Schneidanwendungen, wo es auf höchste Leistungsdichte und kleinsten Fokusdurchmesser ankommt, werden jedoch derzeit vorwiegend Linsen verwandt, während zum Schweißen und Oberflächenbearbeiten auch Spiegelsysteme eingesetzt werden. Ein •Grund für diese Differenzierung ist die bis vor kurzem geringere optische Qualität von Spiegelsystemen. Hauptschwierigkeit ist die Herstellung des erforderlichen auBerachsialen Parabolspiegels mit einer Genauigkeit, die der optischen Qualitat von Linsen gleichkommt.

Obwohl die Fokussieroptik innerhalb eines Laser-Materialbearbeitungssystems nur etwa 0,5% — 2% der Gesamtinvestition repräsentiert, ist sie jedoch von entscheidender Bedeutung für das Bearbeitungsergebnis. Insbesondere die thermische Stabilität und die Reaktion auf Veränderungen der Rohstrahlcharakteristik des Lasers sind wichtige Bewertungskriterien. Als potentielles Verschleißeil hat sie darüber hinaus einen Einfluß auf die Betriebskosten des Bearbeitungssystems.

During conventional argon laser therapy for removal of port wine stains, it is extremely difficult to manipulate the handpiece evenly and operator fatigue during irradiations is not uncommon. We have developed the “Kaleidoscope” (a glass light-guiding rod) to obtain a uniform power distribution over the irradiated area and then applied it to the handpiece for a ruby laser system for treatment of hyperpigmented skin lesions. On the basis of our kaleidoscope system we have developed a new argon laser system incorporating a kaleidoscanner for treatment of vascular cutaneous lesions.

Requirements for high-power fiber optic delivery systems can be identified in military weapons systems and avionics, industrial measurement & control, manufacturing and, to a significant degree, in medical applications. As the development of high-powered laser systems continues, concern about availability of reliable, easy to install fiber optic terminations becomes a major concern. Low optical loss, rugged design, field installation and repair capability combined with minimum operator skills are key elements.

Beam handling via fibres facilitates laser spot welding in the electronics industry. However, it demands some insight into the optical transmission properties. One interesting aspect is the relation between the laser focusing angle and the exit angle of the laser light at the end of the fibre. Whereas in an ideal straight step index fibre this angular distribution would basically be preserved, it is usually broadened due to fibre bends.

CO₂-Hoehleistunqslaser werden heute schon erfolqreich zum Schweißen von Bauteilen aus Stahl eingesetzt. Demgegenüber wird die Bearbeitung von hoch reflektierenden und gut wärmeleitenden Nichteisenmetallen als problematisch angesehen. Dies trifft besonders für Kupfer und Aluminium zu, aber auch für Legierungen dieser Werkstoffe, da diese oftmals niedrig siedende Komponenten beinhalten. Im folgenden werden Problematiken und Losungswege zum Schweißen dieser Werkstoffgruppen diskutiert, Lösungen vorgeschlagen sowie Diagramme für die Auswahl geeigneter Schweißparameter gezeigt.

Spot welding with Nd lasers has found a widespread and rapidly increasing use within Philips [1]. Up to now, mainly stainless steel has been used in reliable high volume production, but another important construction material in the electronics industry is aluminium. The use of aluminium in spot welding applications is hampered because of its unpredictable spattering behaviour. It is the objective of this paper to taker laser spot welding out of the environment of the craftsman and to put it on a sound theoretical basis [2]. Only then is it possible to start tackling the spattering problem of aluminium and to take full advantage of the pulse shaping option that at least one manufacturer of welding systems offers.

Entscheidende Grdfien beim Laserschweifien sind die Schweifitiefen und die Nahtbreite. Erörtert werden die Parameter, welche diese Größen beeinflussen. Durch den Vergleich geeigneter Laserstrahl- und Prozeßparameter können allgemeingültige Vorhersagen des Schweißergebnisses gemacht werden, die unabhängig vom verwendeten Lasertyp sind. Die Gültigkeit und die Grenzen dieser Vergleichbarkeit werden diskutiert.

Beim Laserschweißen wird die Strahlungseinkopplung ins Werkstück im wesentlichen durch die Eigenschaften des laserinduzierten Plasmas bestimmt. Am Beispiel von Helium, Stickstoff, Argon und CO₂ wird der EinfluB von Arbeitsgasparametern auf die Energieeinkopplung diskutiert. Wesentliche Prozeßparameter sind weiterhin die Laserleistung, Strahlungsintensität, die Schweißgeschwindigkeit und die Werkstoffeigenschaften. Aufschluß über den Arbeitsgaseinfluß auf die Energieeinkopplung geben die Einschweißtiefe, Schmelzfläche, sowie Untersuchungen des Plasmas mit Hilfe von optischen Verfahren.

Verfahrens- und Werkstoffbedirigt können beim Schweißen folgende Volumenfehler auftreten /1/: Lunker — Risse — PorenAuf Grund des geringen Schmelzvolumens bei großer Nahttiefe treten beim Laserstrahlschweißen Lunker in der Regel nicht auf. Die Bildung von Rissen im Schweißgut kann bei dafür empfindlichen Werkstoffen auftreten, wird jedoch seiten beobachtet. So ist zum Beispiel das Verschweißen heißrißempfindlicher Werkstoffe ( z.B.: 1.4828 ) mit dem Laser ohne zusätzliche Maßnahmen durchaus möglich, ohne daß Risse in der Schweißnaht auftreten. Der Nahtfehler, der insbesondere bei Einschweißungen mit dem Laser häufig auftritt, ist die Bildung von Poren. Die Bildung der Poren kann folgende Ursachen haben /2/: Verunreinigung der Werkstuckoberfläche oder des WerkstoffesIn der Schmelze gelöste Gase, wie zum Beispiel Wasserstoff, die bei Abkühlung der Schmelze auf Grund des geringer werdenden Lösungsvermögens frei werden.chemische Reaktionen in der Schmelze, durch die Gase freigesetzt werden können. z. B.: 2 FeO + 2 Fe + O₂ 2Sieden der überhitzten SchmelzeDie Beeinflußung der Porositat der Schweißnaht durch die Art und die Zusammensetzung der Prozeßgasedie Zufuhr der Prozeßgasedie Fokussierung des Laserstrahleswurden untersucht.

Einer der wesentlichen Vorteile des LaserschweiBens ist die schmale Schmelzzone. Deshalb werden an die Werkstückvorbereitung höhere Anforderungen gestellt als bei konventionellen Schweißverfahren. Die Oberflächenbeschaffenheit der Schweißteile kann das Schweißergebnis beeinflussen und sollte darum beachtet werden.

Im Rahmen des vom BMFT geförderten Verbundprojektes “Schweißen mit CO₂-Hochleistungslasern” standen Laser oder Leistungen zwischen 2 kW und 10 kW zur Verfügung. Aus diesem Projekt resultieren auch die meisten Schweißdaten, die den Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit zu Grunde gelegt wurden. Die Laser selbst waren Fabrikate der Firmen Messer Griesheim (3 kW), Spectra Physics (5 kW) und United Technology (10 kW).

Die Sicherstellung anwendungsabhängiger mechanisch-technologischer Gütewerte in den Fügezonen unterschiedlicher Bauteile ist Voraussetzung für die Aufnahme einer industriellen Fertigung mit dem Laserstrahl.

Laserlöten ist eine Technik, von der in Zukunft imraer mehr Gebrauch gemacht werden wird, weil es möglich ist, temperaturempfindliche miniaturisierte Bauteile zu löten, ohne die Bauteile zu beschädigen. Drähte lassen sich ebensogut 1öten wie elektronische Bauelemente. Heute stehen sowohl CO₂- als auch Nd:-Laser fiir diese Aufgabe zur Verfügung. Beide Lasertypen haben spezifische Vorteile, die über dem Einsatz des einen oder anderen Lasers bei einer bestimmten Aufgabe entscheiden.

Die Schnittflächentopographie weist in Abhangigkeit des Werkstoffes und der Schneidprozeßparameter eine Mischung aus periodischen und zufälligen Abweichungen von der geometrisch idealen Oberflache auf, die von Parametern der Lasers trahl ung /1,2/, über die des Schneidgasstrahls bis zu denjenigen der Führungsmaschine /2,3/ bedingt sein können. Unterschiedliche Profilformen und damit unterschiedliche Funktionseigenschaften lasergeschnittener Teile erweisen sich dann als besonders bedeutu-ngsvol 1, wenn die erzielbare Oberflächenfei ngesta 11 eine grundlegende techno! ogi sche Begrenzung für nachfolgende Fertigungsschritte darstellt, wie etwa Umformoperationen beim Biegen /4/.

Das Laserstrahlschneiden von unlegierten Stählen ist bei Blechdicken bis zu mehreren Millimetern mit hervorragender Schnittqualität möglich. Insbesondere im Hinblick auf die Automobilindustrie, in der verstärkt korrosionsgeschiitzte Karosseriebleche eingesetzt werden, stellt sich die Frage, inwieweit auch passiv korrosionsgeschützte, d.h. beschichtete Bleche laserschneidgeeignet sind. In diesem Beitrag werden Ergebnisse systematischer Schneidversuche an verzinkten Stahlblechen gröβerer Wandstärke vorgestellt.

Jede Lasermaterialbearbeitung stellt spezifische Anforderungen an die Art der verwendeten Laserstrahlung, wie Laserwellenlänge, Impulsenergie und Impulslänge. Eine wesentliche Anwendung von transversal angeregten CO₂-Impulslasern ist das Bohren von metallisehen, insbesondere hochreflektierenden, Materialien. Bei der Bearbeitung von Metallen muß die Leistungsdichte auf der Materialoberfläche so gewählt werden, daß die Laserenergie uber nichtlineare Absorptionsprozesse (laserinduzierte Absorption) in dem entstehenden Metalldampf plasma effektiv an das Material übertragen wird. Steigt die Leistungsdichte über einen kritischen Wert, bilden sich laserinduzierte Detonationswellen aus, die mit einem stark absorbierenden Plasma verbunden sind, das das Material von der Laserstrahlung absehirmt /1/.Unter den nichtmetallisehen Werkstoffen, die die Strahlung der CO₂-Laser gut absorbieren, sind schwer verdampfbare Al₂O₂-Keramiken von besonderem Interesse. Bei der Wahl der Laserparameter kommt es hier neben dem effektiven Materialabtrag darauf an, die durch Wärmeleitung in das Grundmaterial übertragene Energie gering zu halten, um Spannungsbrüche zu vermeiden. Wir haben deshalb transversal angeregte CO₂-Laser mit variabel einstellbaren Impulsparametern entwickelt und für die Materialbearbeitung erprobt.

Machining of fired ceramics by conventional methods is usually limited to coarse structures of simple shape, and surface degradation is observed in many cases /1/. With the availability of reliable lasers for industrial use, Nd: YAG and CO₂ lasers have been introduced, expecially for drilling /2,3/. The investigations described below show that the use of an excimer laser with high pulse energy extends the possibilities for laser machining to surface structures of any shape over an irradiated area. Defects in the underlying material have not been detected.

CO₂-Vellenleiterlaser weisen gegenüber konventionellen CO₂-Lasern insbesondere im Leistungsbereich bis 50 W eine Reihe von Vorteilen auf, die sich durch ihre Kompaktheit, große Zuverlässigkeit, höhere Ausgangsleistung pro Volumeneinheit, bessere Strahlqualität und Stabilität ergeben.

For welding of plastics the material has to be molten at the interface. During welding the temperature of the melt must not exceed the disintegration temperature of the material. For cutting of plastics the material in general is sublimated by the laser radiation. In the following, some aspects of the processing of plastics by laser radiation in comparison with the processing of metals by laser radiation will be discussed. An quantitative estimation for process of welding of plastics will be given. The theoretic§1 values are compared with experimental results. The influence of wavelength of the laser radiation at the penetration depth are discussed. Some examples for cutting of composite plastics are given.

Im Fertigungsverlauf eines Produktes oder Werkstückes wird eine Kennzeichnung meist ganz zuletzt am beinahe fertigen Teil ausgeführt. Diese Kennzeichnung sollte möglichst schnell und ohne Kosten durchgeführt werden können. Man vergisst hierbei jedoch, dass eine unsaubere Kennzeichnung die vorhergegangene sorgfältige Arbeit entwerten und mindern kann. Eine sauber aufgebrachte Beschriftung: ist mit elegantem Signet eine erstklassige Visitenkarte des Herstellerwerkesstellt eine umverwechselbare Identifikation bei teileintensiver Montage darmacht das Ersatzteilwesen ohne grossen Aufwand an Servicepersonal erst möglichschützt vor Fälschungen und Nachahmungen durch Konkurrenz in Billigländern, nur hierdurch kann ein technisch hoher Stand des Produktes garantiert wardenhält variable Leistungsdaten, Typenbezeichnungen, Baujahr und spezielle Daten der Bauteile festvereinfacht die Lagerhaltung und Herstellungskontrolle liber maschinenlesbare Kennzeichnungist werbewirksam, da bei Verschleiss- und Verbrauchsteilen in der Regel dasselbe gekennzeichnete Teil verlangt wird.

Das Erscheinungsbild einer Beschriftung wird wesentlich von laserabhängigen Parametern bestimmt. In dieser Arbeit stellen wir den Bezug her zwischen diesen einstellbaren Parametern wie Leistung, Rep.Rate, Strahlgeometrie und der dazugehörigen Beschriftungsqualität.

Auf dem Beschriftungsmarkt schiebt sich das Laserbeschriften immer mehr in den Vordergrund. Die Vorteile sind insbesondere die hohe Verfügbarkeit, die Flexibilität in der Beschriftung und die problemlose Integration in automatische Fertigungslinien. Laserbeschriftungen auf Kunststoffmaterialien waren in der Vergangenheit nicht immer vom Erfolg gekrönt gewesen. Inzwischen jedoch sind geeignete Materialien und entsprecheftde Laserbeschriftungsautomaten auf dem Markt, welche die hohen Anforderungen an die Kunststoffbeschriftung erfüllen.

Eine befriedigende Losung der im Thema gestellten Aufgabe kann nur dann gelingen, wenn neben der Kenntnis Uber die augenblicklich vorhandenen und zukiinftig moglichen neuen Techniken insbesondere auch eine ausreichende Information uber die Anwendungsbreite von Diens ten und Systemen in privaten Netzen besteht.

Der Einzug mikroelektronischer Komponenten in die Industrieelektronik hat zur Konzeption nüeuer Geräte und Systeme mit hohem Bedienungs-, Überwachungs- und Funktionskomfort geführt. Diese Erhöhung der Leistungsfähigkeit führte zu höheren Signalgeschwindigkeiten auf dem Interface — bei kleinen Signalspannungen und Signalströmen. Dabei stieß man sehr schnell an die Leistungsgrenzen konventionelle drahtgebundener Übertragungskanäle wie: Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störfeldern,Übersprechen zwischen Signal- und Steuerleitungen,Potentialausgleich zwischen Sendern und Empfängern,sowie nutzbare Bandbreite des Übertragungskanales.Dies sind nur einige Punkte, deren Lösung sehr oft einen erhebliche Aufwand bedingt. Hier liegen die Yorteile der Lichtwellenleiter- (LWL-) Technik, wie Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Störungen,Potentialtrennung zwischen Sender und Empfänger,keine Signalabstrahlung und dadurch kein Übersprechen,keine Funkenbildung an Faserkontaktstellen oder bei Faserbrüchenkeine Erdschleifen.

Integrated Optics is investigated in many laboratories since the early seventies.

Kohärente optische Übertragungssysteme befinden sich zwar derzeit noch im Laborstadium, aber gerade in jüngster Zeit gibt es rasante Fortschritte /1/. Es soli deshalb hier versucht werden, den Stand dieser neuartigen Technik darzustellen und die damit verbundenen Möglichkeiten zu erläutern.

Basistechnologien der zukünftigen optischen Telekommunikation sind die Mikroelektronik und die monolithisch integrierte Optik /1/. Schlüsselkomponenten optoelektronisch integrierter Schaltkreise (OEIC) sind neben Lasern und Detektoren Wellenleiter. Modulatoren und Schalter. Als geeignete Materialien für OEICs haben sich die auf GaAs und InP-basierenden ternären bzw. quaternären Verbindungen erwiesen, wobei dem Materialsystem InP für die Übertragung hoher Datenraten und/oder die Überbrückung großer Entfernungen auf Grund der spektralen Lage von Dämpfungs- und Dispersionsminimum der Glasfaser der Vorzug gegeben wird.

The steady-state behaviour of a nonlinear Fabry-Perot (N.L.F.P.) etalon for oblique incidence will be presented using the numerical solutions of two simplified models: a two beam and a multiple beam model, each of them having their appropriate domain of operation. These models clearly show the important role played by the state of polarization of the incident beam and by its angle of incidence. Some new applications in optical information processing using these supplementary parameters are proposed.

Die gegenwärtig breite Anwendung von Halbleiterspeichern auf der Grundlage mikroelektronischer Bauelemente und Sehaltungen stößt auf physikalische Grenzen, insbesondere bei der Entwicklung von Speichern mit sehr hohen Integrationsdichten, geringen Zugriffszeiten und hoher Zuverlässigkeit. Deshalb wurden in den letzten Jahren optoelektronische Speicher entwickelt, die aus iibereinanderliegenden geschlossenen Al-Si₃N₄-SiO₂-Si-Sehichten (MNOS-Strukturen) bestehen und bei denen die Information einmalig mit einem fokussierten Liehtstrahl eingeschrieben wird. Um ein mehrmaliges Ein- und Ausschreiben zu ermöglichen, miissen in der Si-Sehicht p-n-Übergänge eirigebracht werden. Diese Speicher haben den Nachteil, daß die p-n-Übergänge eine Miniaturisierung der Anordnung einschränken, ihre Einbringung technologische Schwierigkeiten bereitet und es zur ungewollten Ansteuerung benachbarter Elemente kommen kann.

The use of lasers for a wide variety of tasks in the application areas of remote sensing, communication, and space operations is emerging as a major factor in the planning for future space missions. Ideas and proposals for various laser beam applications from space platforms are not new. Lasers and the space-age grew up together over the past three decades, and many researchers world-wide have noted the logical combination of technologies [1]. The arrival of laser technology in space has often been delayed, however, by lack of flight opportunities, by funding of the means to get to space rather than the instruments to be carried along, and by a pervasive conservatism in program management that defers to proven tecnhnology. Laser devices as a group have also not been ready to withstand the rigors of spaceflight, nor have they had much to contribute to the specific missions constructed around microwave technology and passive electro-optical sensors. What is new as we enter the fourth decade of mankind’s advancement into space, is that the tools for successful application of laser technology to the enhancement of space-based activities are almost all in place and there appears to be an increased realization that laser technology may in fact provide fundamental advancements in space-based capabilities.

Present operational space communication systems are based on the well proved RF technology. However, continuously increasing data traffic did reveal bandwidth limitations, frequency shortage and interference problems. In add tion, with the planning and operation of more and more space vehicles and remote sensing satellites very high data rates are expected, which can not be handled by conventional data channels. Also, global communication systems are required to process information in real time (Columbus, Hermes, telephony, broadcasting etc.) which demand for a new powerful communication technology within the next decades which is cabable to handle a broad spectrum of data rates up to several Gbit/s. Because there is no such technology available right now, optical carrier frequencies might be the prefered solution.

The trend in communications has always been towards utilization of higher and higher frequencies. This trend is motivated by the promise for higher antenna gain for a given aperture and greater spectrum availability. Optical i.e. laser communication systems have the potential to provide highrate data links and avoid many problems that arise in conventional microwave communication systems such as the problem of frequency allocation and congestion. Furthermore, laser communication systems show a very high degree of privacy because of the high directivity of the laser signal. Those features make laser communication systems an ideal candidate for future intersatellite/interorbit links.

The atmospheric environment at low earth orbit (LEO) poses a serious threat to long term space hardware such as Space Station. This is due to the fact that the atmospheric constituents at LEO are considerably different than at the earth’s surface, as demonstrated1 in Figure 1. The most abundant species at the proposed Space Station altitude (between 300 and 500 km) is atomic oxygen.

Spaceborne lidars promise the capability to determine important meteorological parameters, with a height resolution and accuracy required for improved weather forecasting and understanding of the climate. Lidars can advantageously complement passive sounders due to their ability to perform depth resolved measurements with excellent vertical resolution, and with fewer a-priory assumptions on atmospheric properties required.

Wenn wir vom Stand der Technik ausgehen und die Anregungen aus der Praxis berücksichtigen, so können wir eine Reihe von Entwicklungen für die nächsten 5–10 Jahre relativ genau prognostizieren. Dies gilt jedoch nur für Weiterentwicklungen vorhandener Systeme. Neue Systeme init umwälzenden Eigenschaften sind nicht in Sicht oder ihre industrielle Umsetzung ist noch nicht kalkulierbar wie iin Falle der Free-Elektron-Laser.

Der vor1iegeride Beitrag behandelt die Anwendung des Lasers in der industriellen Meß- und Prüftechnik.

The influence of lasers on chemistry in general has been revolutionary; the effect on analytical chemistry has been equally dramatic. Novel analytical methods have developed which were unheard of only a few years ago, yet today they are becoming commonplace, as for example the laser microprobe mass spectrometry.

Other contributors to tnis workshop will be addressiag the topics of “Production Techniques” and “Mass Production” by laser. Although some overlap between our various subjects seems inevitable, and I hope will prove mutually stimulating, I shall approach “materials processing” primarily from the point of view of a research institute. Clearly some topics in this field lend themselves ideally to classical academic research — the high power interaction of laser light with a well-characterized homogeneous semiconductor may be one such example. In general, however, our materials are neither homogeneous nor well-characterized — and regretably sometimes even the laser beams aren’t either! In these circumstances much “materials-processing” work is likely to be “market-led”, and it is then essentially applied (rather than pure) research. Our challenge will be to make a better product, or a faster or more economic process, and only occasionally perhaps to achieve something completely new or novel. Successful “crystal-ball gazing” is notoriously difficult (particularly, some would claim, in research) and this, too, provides an incentive to look at the existing R&D market and the way it is currently developing before commenting on the year 2000, to which I look forward with considerable personal interest!

In die Diskussion um rationelle Fertigungstechniken wurde in den letzten Jahren vermehrt die Materialbearbeitung mit dem Laser aufgenommen. Der Grund hierfür liegt vor allem in der Struktur des Lasers. Er ist ein abnutzungsfreies, beriihrungsloses und flexibles Werkzeug, das leicht mit numerischen Prozeßsteuerungen kombinierbar ist und gute Voraussetzungen für die Anwendung in der geforderten flexiblen Fertigung bietet. So sehen sich Unternehmen nahezu jeder Branche heute mit den problemen konfrontiert, mit steigender produkt- und Teilevielfalt, höheren Qualitätsansprüchen und kürzeren Produktentwicklungs- und lieferzeiten fertig werden zu müßen. Die Fähigkeit, sich an den Markt anzupassen, in Verbindung mit einer verstarkten Hinwendung zu know-how-intensiven Produkten bzw. Produktionen, wird zukünftig von größerer Bedeutung sein, als die Produktivität alleine. (Bild 1)

My asumption is to look at laser production from the point of view of mass production which is equivalent to looking for mass consumption. We will briefly look through laser manufacturing technique for the consumer market and I will try to keep to every day production of the reasonable size. Just like preceding speakers I have some problems about predicting the future. When you try to do predicted thinking, the only thing you can foresee is something which exist already.