Auswahl des Laser für ein Michelson-Interferometer

[Tarron42]

Erstmal Hallo an alle.
Ich soll für ein Project ein Michelson Interferometer zur Distanzmessung aufbauen. Dabei soll durch Mitzählen mit einer Photodiode der Max-Minima wechsel die Entfernungsänderung bestimmt werden. Ziel ist ein ein Werkstück beidseitig mit einem Interferometer zu vermessen und somit die Dickenänderung über die Länge des werkstoffes zu bestimmen. Das Prinzip des Michelson Interferometers habe ich verstanden. Ebenfalls wie ich die Richtung der Bewegung nach einem Max. bzw Min. nachverfolgen kann.

Meine Frage: Wie wähle ich einen passenden Laser aus. Nehme ich einen Diodenlaser mit großer Divergenz und Strahldurchmesser oder Lieber einen He-Ne Laser mit kleiner Divergenz und Strahldurchmesser.

Wie wirkt sich Divergenz auf mein Ring-/Streifenmuster bzw. auf meine Auflösung aus ?

Hier mal eine Skizze zum grob geplanten Aufbau.

[xrayz]

Moinsen,

ich habe selbst mir solchen Geräten im Rahmen meiner Arbeit zu tun, habe auch selbst schon solche Systeme mit aufgebaut um den "Geradeaus-Lauf" von linearen Aktoren zu vermessen.

Was du dir baust ist ein homodynes Interferometer, also ein Interferometer mit nur einer Laserquelle für beide Arme.
Prinzipizell geht das natürlich mit jedem Laser...das Problem ist, dass sich jedes Rauschen in deiner Strahlung direkt auf dein Messergebnis auswirkt.

Je stabiler das Laserlicht selbst "steht" desto besser werden deine Ergebnisse. Du misst hier einfach gesagt die Laufzeitunterschiede einzelner Lichtwellen, die sie jeweils brauchen um den Weg ihres Armes zurück zu legen. Genau dadurch entstehen die Fringes die du da am Ende siehst. Alles Rauschen in deiner Wellenlänge wirkt sich direkt auf dein Messergebnis aus.

HeNe Rohre stehen einfach verdammt stabil bei einer Wellenlänge von 632.8nm (speziell für Interferometer und andere kritische Anwendungen gibt es noch speziell stabilisierte Rohre, die nochmal nen Tick besser sind -> Temp. Stabilisierung, ...) dazu ist ihre Kohärenzlänge wesentlich besser als bei Diodenlasern bedingt durch ihre deutlich größere Resonatorlänge. Wohingegen das von Dioden erzeugte Licht leider gern mal mit der Betriebs-Temperatur um einige nm varriert.

Zu der Frage der Divergenz -> Du kannst mit deinen Dioden nur einen Spot auflösen. Die große Divergenz hätte das Problem, dass abhängig vom Abstand deiner Probe zum Detektor deine Tiefenschärfe dann stark variiert.

Ein HeNe bringt von sich aus einen schön kleinen Strahldurchmesser mit geringer Divergenz mit.

Du hast also den Vorteil dass du relativ detailliert deine Oberflächen abtasten kannst und dazu noch eine hohe Tiefenschärfe hast in deinen Messungen. Denn du möchtest ja letztendlich den unterschiedlichen "Abstand" der Materialoberfläche genau vermessen können für einen möglichst kleinen Bereich je "Bildpixel".

[Tarron42]

Danke für die Schnelle Antwort.
Stimmt du hast recht. Meine Lateralauflösung varriert mit dem Abstand da ich aber 2 Punkte vergleichen will ist dies unpraktisch.
Darauf hätte ich selbst kommen können.
Also statt 2 billiger Dioden Laser lieber einen He-Ne und zusätzliche einen Strahlteiler und einen Wellenleiter, damit ich das Laserlicht des He-Ne auch für den Michelson-Aufbau auf der anderen Seite benutzen kann.

Würde es Sinn machen das Laserlicht vor dem Strahlteiler aufzuweiten und vor dem Objekt neu zu fokusieren.
Siehe Skizze .

Achja die Höhenabweichungen mit dennen ich rechne liegen im µm Bereich also denke ich nicht das die Abweichung all zu viel ausmacht.