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Die berührungslose und genaue Wasserdampfdetektion ist in vielen technischen Bereichen von Interesse. Die Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie bietet hier vielfältige Vorteile gegenüber den etablierten Feuchtemesstechniken und besitzt insbesondere das Potenzial für empfindliche Konzentrationsbestimmungen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. In seiner Arbeit zeigt Bernd Schirmer messtechnische Entwicklungen für zwei spezielle Anwendungsgebiete auf. Zunächst wird ein empfindliches Spektrometer zur Spurenfeuchtedetektion beschrieben und hinsichtlich seiner Eignung als schneller Prozessgasmonitor sowie als künftiges Transferstandard untersucht. Im zweiten Teil der Arbeit wird ein kompaktes Messsystem präsentiert, welches zur Untersuchung von Diffusions- und Verdunstungsprozessen geeignet ist. Als Anwendung wird ein neues Verfahren zur Bestimmung der Wasserdampf-Durchlässigkeit vorgestellt, bei welchem die Konzentrationsprofile ober- und unterhalb von Folien räumlich aufgelöst werden. Der Autor: Bernd Schirmer studierte Physik an der Universität Heidelberg und promovierte an der Universität Erlangen-Nürnberg am Lehrstuhl für Strömungsmechanik. Er befasst sich seit mehreren Jahren mit der laserspektroskopischen Gasanalytik.

Diodenlaser niedriger Leistung haben sich als Strahlungsquellen in der Glasfasertechnik, in Schreib- und Leseköpfen von optischen Speichermedien oder in Barcodescannern und ähnlichen Anwendungsgebieten seit langem etabliert und sind zu einem Stück Alltagstechnik geworden. In steigendem Masse werden seit einigen Jahren Hochleistungsdiodenlaser (HLDL) als Pumpquellen für Festkörper- und Faserlaser verwendet. Daneben werden sie mittlerweile in Anwendungsfeldern eingesetzt, die zuvor von Festkörper- oder Gaslasern abgedeckt wurden. Attraktiv sind HLDL unter anderem durch den hohen elektro-optischen Wirkungsgrad von bis zu 65%, die kompakte Bauform und den vergleichsweise niedrigen leistungsbezogenen Preis. Eine durchschnittliche Lebensdauer von über 10000 Stunden und ein geringer Wartungsaufwand tragen mit dazu bei, dass der Markt für HLDL stetig wächst. Die positive Entwicklung der Märkte für HLDL-Produkte kann in Zukunft durch die Senkung der Herstellungskosten weiter begünstigt werden. Ein grosses Potential zur Reduzierung der Kosten bietet die Erhöhung des Automatisierungsgrads bei der Montage von HLDL. Von entscheidender Bedeutung ist hierbei die Montage des Laserbarrens auf Kühlkörper wie Wärmesenken bzw. Submounts. Die Automatisierung dieses Montageprozesses ist bislang nur in Ansätzen erfolgt. Durch einen höheren Automatisierungsgrad bei der Montage von Laserbarren kann der Durchsatz gesteigert werden, während gleichzeitig mit der Ausschussrate die Stückkosten sinken. Die Montage von Laserbarren auf Kühlkörper wie Wärmesenken oder Submounts ist sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht einer der kritischsten Prozessschritte bei der Herstellung von Hochleistungsdiodenlasern. Durch die Qualität des Montageprozesses werden die entscheidenden Eigenschaften des Diodenlasers wie Abstrahlcharakteristik, optische Ausgangsleistung und Lebensdauer massgeblich beeinflusst. Da sich dieser Prozessschritt weit hinten in der Herstellungskette befindet, verursacht eventuell entstehender Ausschuss hohe Kosten und ist daher aus wirtschaftlicher Sicht unbedingt zu minimieren. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit und der Montagequalität bei der Herstellung von Diodenlasern wird eine automatisierte Montageanlage entwickelt und aufgebaut, die eine hochpräzise Montage von Laserbarren auf Wärmesenken und Submounts ermöglicht und eine hochqualitative Lötverbindung erzeugt. Die Schwerpunkte der Entwicklungsarbeit liegen vor allem in der Umsetzung einer aktiven Justage, der Implementierung einer reproduzierbaren Prozessführung sowie der Entwicklung der dazu benötigten Baugruppen wie Sensorik, Lötofen und Vakuumgreifer. Für die aktive Justage des Laserbarrens relativ zur Wärmesenke wird ein geeigneter optischer Abstandssensor, zusammen mit mehreren, hochpräzisen Linear- und Rotationsachsen in einem Regelkreis zusammengefasst und in die Montageanlage integriert. Dadurch gelingt es, den Überstand des Laserbarrens über der Vorderkante der Wärmesenke mit...