Entwicklung, Aufbau und Untersuchung eines Stehende-Wellen-Interferometers

Mandryka, Viktor GND

In dieser Arbeit wird ein neues Interferometerkonzept dargestellt, das auf der Grundlage einer optischen stehenden Welle beruht. Die stehende Welle wird mit einem neuartigen teilweise transparenten Photodetektor abgetastet. Der Photodetektor ist als pin-Photodiode konzipiert und mit Transparent Conductive Oxide (TCO) kontaktiert. Zwei transparente Photodiode werden technologisch zu einem Transparenten Phasenselektiven Photodetektor (TPSD) integriert. Die Photodioden werden auf der optischen Achse der stehenden Welle longitudinal angeordnet und erzeugen zwei Sinus- und Cosinus-Signale für die Vorwärts- Rückwärts-Zählung der Intensitätsmaxima und –minima der stehenden Welle.Die Schichtdickenkonzeption der transparenten Photodioden berücksichtigt Maßnahmen zur Reduzierung der Reflexion des Detektors. Bereits kleine Abweichungen der Parameter Schichtdicke und Brechzahl beeinträchtigen die optischen Eigenschaften der Photodiode. Um die Reflexionsvermögen des TPSDs unempfindlich gegenüber den Schichtdickenabweichungen zu machen, wurde mittels eines numerischen Verfahrens die optimalen Schichtdicken bestimmt, die zu einem breiten Reflexionsminimum führen. Bei den experimentellen Untersuchungen wurden die Signalform der Photoströme, die Grenzfrequenz und der Interpolationsfehler des Stehende-Wellen-Interferometers ermittelt. Die Grenzfrequenz beträgt ca. 100 kHz und könnte aber durch die Verringerung der Sensorfläche erhöht werden. Der ermittelte Interpolationsfehler ist ca. ± 15 nm. Eine Steigerung der Genauigkeit kann durch die weitere Verminderung der Reflexion erreicht werden.Die Vorteile eines Stehende-Wellen-Interferometers bestehen im einfachen und kompakten Aufbau sowie in der Nutzung moderner Halbleitertechnologie zur Massenproduktion der transparenten Detektoren.

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Mandryka, Viktor: Entwicklung, Aufbau und Untersuchung eines Stehende-Wellen-Interferometers. 2010.

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