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UNITITEL Fotos: ari Temperatur kann den Brechungsindex verändern. Diesen Effekt sieht man auch im Sommer, wenn die heiße Straße flirrt.“ Um den Lichtstrahl zum Werkstück zu fokussieren, wird eine ebenfalls in den Chip integrierte spezielle Linse verwendet, die aus dem Lichtstrahl im Chip, der nur etwa fünf tausendstel Millimeter Durch-messer hat, einen Strahl von etwa einem Millimeter Durchmesser erzeugt, der auch nach einem optischen Pfad von vier Metern immer noch weitgehend konstant bleibt. Um die Interferenzen auswerten und auch die Richtung der Bewegung des Werkstücks detektieren zu können, wurden zwei Fotodioden als Empfänger integriert. Aus ihren Signalen lässt sich die Position des Werkzeugs ermitteln. In Kooperation mit dem CiS Forschungsinstitut wurde hierfür ein neuer so genannter Koppelchip entwickelt, in dem die Faser, die das Licht | 18 UNI I 01 I 2014 eines Lasers an den integriert optischen Chip ankoppelt, und die zwei Fotodioden vereint sind. Aber wie verfolgt nun der Laserstrahl ein sich bewegendes Werkzeug? Das Interfe-rometer kann ja eigentlich nur den Abstand bestimmen. Hierzu wird in den Strahlen-gang ein neuartiger Spiegel integriert, der den Messstrahl in einem besonders großen Ablenkbereich in geeigneter Weise ablen-ken kann. „Der Spiegel ist im Prinzip eine kleine, hochreflektierende und sehr glatte Platte von gerade mal 1,5 mm2 Fläche, die an sehr dünnen Federn hängt“, erläutert Prof. Sinzinger. „Durch eine veränderbare elektrische Spannung, die zwischen dem Spiegel und kleinen Elektroden auf dem Ge-häuseboden angelegt wird, dreht sich der Spiegel aus der Ruheposition. Dies benötigt fast keine Energie, so dass hier ein beson-ders effizientes Prinzip verwendet wird.“ „Integrierte Mikrospiegel benötigen fast keine Energie, so dass hier ein besonders effizientes Prinzip verwendet wird.“ PROF. STEFAN SINZINGER | TU ILMENAU Das Know-how steckt im Entwurf, da viele Randbedingungen zu beachten waren, bevor sich der Spiegel zum ersten Mal aus-lenken ließ und so einen Laserstrahl ablen-ken konnte. Für die Steuerung wurden am Fachgebiet Systemanalyse unter Leitung von Professor Christoph Ament effiziente Regelalgorithmen erforscht. Eine spezielle Empfängerdiode, die frühzeitig erkennt, wenn der vom bewegten Messobjekt reflektierte Laserstrahl das Interferometer zur verfehlen droht, liefert das nötige Steuersignal. Diese Komponente wurde vom CiS Forschungsinstitut beigesteuert. Inzwischen gibt es Interessenten aus der Industrie, die das neuartige Systemkon-zept für ihre Zwecke adaptieren und dann kommerziell nutzen möchten. So wird aus dem Forschungsergebnis unmittelbar eine Innovation für den Markt – ganz so, wie es die Zielstellung der Forschung im Kompetenzdreieck OptiMi ist. Innovative Integrationstechnik, die von der TU Ilmenau gemeinsam mit dem CiS Forschungsinstitut für Mik-rosensorik und Photovoltaik in Erfurt erforscht wurde, erlaubt die Integra-tion eines optischen Abstandsmess-systems (Interferometer) in extrem kompakter Form.


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