Was heißt Laser-Astigmatismus und wie profitieren Sie von präzisen Astigmatismus-Messungen?

April 3, 2025

Sneha Patil

Product Marketing Specialist

Was bedeutet Astigmatismus von Laserstrahlen?

Astigmatismus beschreibt bei Laserstrahlen ist eine optische Abweichung, bei der der Strahl aufgrund von Unterschieden in der Krümmung der optischen Elemente in den horizontalen und vertikalen Ebenen nicht auf einen einzigen Punkt fokussiert. Dies führt dazu, dass der Strahl unterschiedliche Brennpunkte für die horizontalen und vertikalen Komponenten hat, was zu einer elliptischen oder verzerrten Strahlform führt.

Astigmatismus kann durch den Unterschied in den Rayleigh-Bereichen für die horizontalen und vertikalen Komponenten quantifiziert werden. Der Rayleigh-Bereich (z_R) ist die Entfernung, über die der Strahlradius um den Faktor √2 zunimmt. Der Rayleigh-Bereich wird definiert als:

z_R=πW₀²/λ

wobei:

W₀ ist die Strahltaille (hier ist der Strahldurchmesser am kleinsten)
λ die Wellenlänge des Lasers ist.

Bei einem astigmatischen Strahl unterscheiden sich die Rayleigh-Bereiche in horizontaler (z_Rx ) und vertikaler (z_Ry) Richtung. Dies führt zu:

A= (( z_Rx – z_Ry)/( z_Rx + z_Ry))

wobei:

z_Rx der Rayleigh-Bereich in horizontaler Richtung und
z_Ry der Rayleigh-Bereich in vertikaler Richtung ist.

Warum ist es wichtig, den Astigmatismus von Laser präzise zu messen?

Die genaue Messung des Astigmatismus ist aus verschiedenen Gründen sehr wichtig:

Bei Anwendungen mit insgesamt hohen Anforderungen an Präzision, beispielweise im medizinischen Bereich oder der Halbleiterfertigung, kann selbst ein geringer Astigmatismus zu kritischen Fehlern führen. Die exakte Prüfung des Laserstrahls stellt sicher, dass dieser die gewünschte Form und den Fokus behält.
Astigmatismus kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Energie über den Strahl hinweg und damit zu ungleichmäßigen Arbeitsergebnissen in der Anwendung führen. Präzise Messungen und die Nachjustierung gewährleistet eine gleichbleibende Anwendungsqualität, reduziert die Fehlerrate und erhöht die Zuverlässigkeit des Prozesses.
Astigmatische Strahlen müssen immer wieder ausgerichtet werden, wodurch höhere Betriebskosten entstehen.
In medizinischen Anwendungen sind Sicherheit und Verlässlichkeit der Lasersysteme Grundvoraussetzungen. Die präzise Messung des Astigmatismus stellt sicher, dass der Laserstrahl sicher und effizient angewendet werden kann.

Industrielle Prozesse erfordern stigmatische Strahlen

Verschiedene industrielle Bearbeitungsprozesse erfordern stigmatische (nicht-astigmatische) Strahlen, um optimal zu funktionieren:

Halbleiterfertigung: Zahlreiche Prozesschritte in der Fertigung von Halbleitern erfordern präzise und fokussierte Strahlen, um komplexe Muster auf Wafern zu erzeugen.

Medizinische Prozese: Präzision ist kritisch in medizinischen Anwendungen wie bei LASIK Augenoperationen. Astigmatische Strahlen könnten hier zu Komplikationen führen.

Industrielles Schneiden und Schweißen: Stigmatische Strahlen stellen sicher, dass die Energie genau dort eingebracht wird, wo sie erfordert wird. Das führt zu haltbaren Schweißnähten und präzisen Schnitten.

Laser Trends: Strahlen mit großem Durchmesser, UV-Strahlen und eine erweiterte Rayleigh-Länge

Strahlen mit großem Durchmesser: Der Trend hin zur Nutzung von Laserstrahlen mit größerem Durchmesser resultiert aus den Anforderungen nach höheren Leistungen und effizienteren Prozessen. Größere Strahlen können mehr Energie über einen weiteren Bereich liefern , so dass auch dickere Materialien geschnitten und präzise Operationen [DE1] durchgeführt werden können.

UV-Strahlen: Ultraviolette (UV) Laser werden mit ihrer kürzeren Wellenlänge häufig in Anwendungen genutzt, die ein hohes Maß an Präzision erfordern, wie die Fertigung von Halbleitern oder bildgebenden Verfahren in der Medizin. Doch die UV-Strahlen sind insgesamt anfälliger in Hinblick auf Unregelmäßigkeiten der optischen Komponenten, die zu Astigmatismus führen. Die kürzere Wellenlänge erfordert sowohl in der Fertigung als auch bei der Justage des Laser mehr Präzision. Genaue Messungen sind hier unerlässlich.

Erweiterter Rayleigh-Bereich: Der Rayleigh-Bereich (z_R) wächst bei größeren Strahltaillen. So dass der Strahl über eine größere Entfernung hinweg fokussiert bleiben kann. Gerade in Anwendungen wir LiDAR Systemen, der Fertigung von Großserien oder in der optischen Kommunikation.

Systematische Fehler in Messgeräten und deren Auswirkungen

Systematische Fehler kommen von Kalibrier-Offsets, einer fehlerhaften optischen Ausrichtung oder Defekten an optischen Komponenten. Dieser Fehler können die Genauigkeit von Astigmatismus-Messungen deutlich beeinträchtigen. BeamSquared SP204S-PRO gleicht solche Fehler gezielt aus und liefert eine industrieweit führende Genauigkeit von 3% bei der Messung des Astigmatismus.

Wie wird diese geringe Toleranz erzielt:

Optische Verbesserungen

BeamSquared SP204S-PRO nutzt qualitative hochwertige, geprüfte optische Komponenten, um Verzerrungen zu minimieren. Die optische Ausrichtung der Komponenten ist optimiert.

State-of-the-Art Algorithmus für Astigmatismuskorrektur

Der verbleibende Astigmatismus des Geräts wird mithilfe eines spezialisierten Algorithmus‘ korrigiert, der während des Produktionsprozesses entwickelt wurde. Dieser Algorithmus charakterisiert das Gerät und wendet Korrekturen über das gesamte Spektrum an, in dem das Gerät arbeitet.

Kalibrierung spezieller Linsen

BeamSquared SP204S-PRO nutzt speziell kalibrierte Linsen mit langer Fokuslänge. Diese Linsen werden kalibriert, um höhere Genauigkeiten zu erzielen und Fehler, die aufgrund von Brennweitenabweichungen entstehen, auszugleichen.

Wie verbessert diese hohe Messgenauigkeit die Ergebnisse auf Kundenseite

Verbesserte Konsistenz über mehrere Messgeräte hinweg: BeamSquared Pro bietet eine außergewöhnliche hohe Gerät-zu-Gerät-Konsistenz bei Astigmatismus-Messungen. Dies ist entscheidend, um eine gleichbleibend hohe Qualität zwischen unterschiedlichen Laserchargen in der Produktion zu gewährleisten.

Geringere Betriebskosten: Durch das Sicherstellen präziser Messungen und weniger häufige Rekalibrierungen oder Anpassungen der Laser, reduziert BeamSquared SP204S-PRO die Betriebskosten.

Innovation und Entwicklung: Das Vertrauen in die Messwerte ermöglicht es den Herstellern, innovative Lasertechnologien und-anwendungen zu entwickeln.

BeamSquared SP204S-PRO betrachtet Laser-Astigmatismus mit hoher Genauigkeit durch fortschrittliche Optiken, eine spezialisierte Kalibrierung und modernste Korrekturalgorithmen. Dies führt zu präzisen und konsistenten Messungen des Laser-Astigmatismus, geringeren Betriebskosten und mehr Innovationen in Branchen wie der Halbleiterfertigung, medizinischen Verfahren und der Materialbearbeitung.