FARADAY-ISOLATOR FÜR DEN WELTRAUMEINSATZ · 5858 Jahresbericht 2015 Fraunhofer-Institut für...
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58 58 Jahresbericht 2015 Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01 Änderungen bei Spezifikationen und anderen technischen Angaben bleiben vorbehalten. 03/2016. 1 Gelötete Optiken des Faraday-Isolators. 2 Faraday-Isolator im Messaufbau. Aufgabenstellung Auf Satelliten eingesetzte Lasersysteme (z. B. im Bereich der Atmosphärenforschung) erfordern mechanisch und thermisch stabile sowie ausgasungsfreie Optikkomponenten. Die Montage von TGG-Kristallen in Faraday-Isolatoren ist aufgrund mechanischer Verspannungen und daraus resultierender Dop- pelbrechung anspruchsvoll. Kommerziell verfügbare Isolatoren sind hinsichtlich Stabilität und Ausgasungsverhalten unge- eignet. Aus diesem Grund soll die Montage der TGG-Kristalle durch ein Lötverfahren erfolgen. Für den Weltraumeinsatz ist durch Tests nachzuweisen, dass die Komponenten für den Einsatz unter den entsprechenden Umweltbedingungen (Vibrationen von 14 g rms , thermische Wechsellasten von -30 °C bis +50 °C) geeignet sind. Vorgehensweise Ein TGG-Kristall wird in einen Halter aus Aluminium eingelötet. Um die mechanischen Spannungen im Kristall zu reduzieren, kommt ein Weichlot zum Einsatz. Weiterhin werden die Verspannungen durch die Geometrie der Lötverbindung redu- ziert. Im gleichen Montageschritt wird ein Polarisator auf den Kristallhalter gelötet. Anschließend wird ein zweiter Polarisator auf das Gegenstück des Halters mittels Lot montiert. Danach können der Kristallhalter und sein Gegenstück im kleberfreien Magnetfeld platziert werden. Die Justage der Polarisatoren auf maximale Dämpfung bzw. maximale Transmission findet anschließend über eine Schraubverbindung statt. Ergebnis Die Isolatoren erreichen einen Isolationsgrad von mehr als 34 dB und eine Einfügedämpfung von kleiner 0,2 dB. Nach Umwelttests an einzelnen Exemplaren zeigen sich keine Ände- rungen. Die gelöteten Kristalle weisen kleinere mechanische Spannungen als geklebte Baugruppen auf. Zur Ermittlung des Potenzials der Löttechnologie finden im nächsten Schritt Langzeituntersuchungen statt. Anwendungsfelder Die mit dem beschriebenen Verfahren aufgebauten Faraday- Isolatoren eignen sich neben Raumfahrtanwendungen insbesondere für industrielle Festköperlasersysteme, bei denen Ausgasung und laserinduzierte Kontamination eine wichtige Rolle spielen. Dies gilt insbesondere für Ultrakurzpuls- und UV-Laser. Teile der Arbeiten wurden im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des FuE-Vorhabens »OPTOMECH III« unter dem Förderkennzeichen 50EE1235 durchgeführt. Ansprechpartner Dr. Heinrich Faidel Telefon +49 241 8906-592 [email protected] Dr. Jens Löhring Telefon +49 241 8906-673 [email protected] 2 1 FARADAY-ISOLATOR FÜR DEN WELTRAUMEINSATZ
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58 58 Jahresbericht 2015 Jahresbericht 2015 MFFraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de
DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de
DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01
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2016
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1 Gelötete Optiken des Faraday-Isolators.
2 Faraday-Isolator im Messaufbau.
Aufgabenstellung
Auf Satelliten eingesetzte Lasersysteme (z. B. im Bereich der
Atmosphärenforschung) erfordern mechanisch und thermisch
stabile sowie ausgasungsfreie Optikkomponenten. Die
Montage von TGG-Kristallen in Faraday-Isolatoren ist aufgrund
mechanischer Verspannungen und daraus resultierender Dop-
pelbrechung anspruchsvoll. Kommerziell verfügbare Isolatoren
sind hinsichtlich Stabilität und Ausgasungsverhalten unge-
eignet. Aus diesem Grund soll die Montage der TGG-Kristalle
durch ein Lötverfahren erfolgen. Für den Weltraumeinsatz
ist durch Tests nachzuweisen, dass die Komponenten für
den Einsatz unter den entsprechenden Umweltbedingungen
(Vibrationen von 14 grms, thermische Wechsellasten von
-30 °C bis +50 °C) geeignet sind.
Vorgehensweise
Ein TGG-Kristall wird in einen Halter aus Aluminium eingelötet.
Um die mechanischen Spannungen im Kristall zu reduzieren,
kommt ein Weichlot zum Einsatz. Weiterhin werden die
Verspannungen durch die Geometrie der Lötverbindung redu-
ziert. Im gleichen Montageschritt wird ein Polarisator auf den
Kristallhalter gelötet. Anschließend wird ein zweiter Polarisator
auf das Gegenstück des Halters mittels Lot montiert. Danach
können der Kristallhalter und sein Gegenstück im kleberfreien
Magnetfeld platziert werden. Die Justage der Polarisatoren
auf maximale Dämpfung bzw. maximale Transmission findet
anschließend über eine Schraubverbindung statt.
Ergebnis
Die Isolatoren erreichen einen Isolationsgrad von mehr als
34 dB und eine Einfügedämpfung von kleiner 0,2 dB. Nach
Umwelttests an einzelnen Exemplaren zeigen sich keine Ände-
rungen. Die gelöteten Kristalle weisen kleinere mechanische
Spannungen als geklebte Baugruppen auf. Zur Ermittlung
des Potenzials der Löttechnologie finden im nächsten Schritt
Langzeituntersuchungen statt.
Anwendungsfelder
Die mit dem beschriebenen Verfahren aufgebauten Faraday-
Isolatoren eignen sich neben Raumfahrtanwendungen
insbesondere für industrielle Festköperlasersysteme, bei denen
Ausgasung und laserinduzierte Kontamination eine wichtige
Rolle spielen. Dies gilt insbesondere für Ultrakurzpuls- und
UV-Laser.
Teile der Arbeiten wurden im Auftrag des Bundesministeriums
für Wirtschaft und Energie im Rahmen des FuE-Vorhabens
»OPTOMECH III« unter dem Förderkennzeichen 50EE1235
durchgeführt.
Ansprechpartner
Dr. Heinrich Faidel
Telefon +49 241 8906-592
Dr. Jens Löhring
Telefon +49 241 8906-673
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![Arbeit MG neu - Startseite TU Ilmenau · ist eine bewährte Methode in der Strömungsmesstechnik. Ein Pionier der elektromagnetischen Durchflussmessung war Michael Faraday [1], der](https://static.fdokument.com/doc/165x107/5e1a116c3ceabd47560278a3/arbeit-mg-neu-startseite-tu-ilmenau-ist-eine-bewhrte-methode-in-der-strmungsmesstechnik.jpg)
