Ursprüngliches System

Als Grundlage für diese Diplomarbeit diente die Arbeit von Dorothea Gruber und Raphael Kronberger [KRO93]. Als Resultat dieser existierte am Institut für Allgemeine Physik der Technischen Universität Wien bereits ein Interferometer, an welchem das zuvor beschriebene Meßprinzip weitgehend realisiert war.
 

Optischer Aufbau

Abbildung 4-1: Aufbau des ursprünglichen Interferometers aus [KRO93]  

(1) Schrittmotor  (2) Verschubtisch  (3) Spiegelhalterung mit Positioniereinrichtung  (4) Planspiegel  (5) Halterung für den Strahlteilerwürfel  (6) Strahlteilerwürfel  (7) Umlenkspiegel  (8) Positioniermechanik für den Umlenkspiegel  (9) Halterung für die Laserdiode

(10) Laserdiode  (11) System Mikrobank  (12) x-y Verschub für den Lichtwellenleiter  (13) Lichtleiterkabel  (14) Halterung für den Lichtwellenleiter  (15) x-y Verschub für die Hornhauthalterung  (16) Hornhauthalterung  (17) Hornhaut

 
Der prinzipielle Aufbau des Interferometers ist in Abbildung 4-1 dargestellt. Die Laserdiode SLD201V3 (10) wurde zunächst durch eine Halterung (9) am Mikrobank-System fixiert. Der austretende Laserstrahl wurde durch einen Umlenkspiegel (7) in das Interferometer gelenkt und nach Passieren des Strahlteilerwürfels (6) in zwei Teilstrahlen zerlegt. Die beiden Strahlen wurden anschließend vom fixen Spiegel (oben) und vom mobilen seitlichen Spiegel (4) reflektiert und verließen phasenverschoben – abhängig von der Spiegelposition – das Interferometer. Nach Umlenkung durch den zweiten Strahlteilerwürfel und Reflexion an der Hornhaut (17) traf der Laserspot auf dem Lichtwellenleiter (13) auf und wurde vom Detektor registriert.
 

Signalauskopplung

Das Interferenzsignal wurde über eine Blende von 0,3 mm Durchmesser in ein Faserbündel ausgekoppelt, das direkt in den Eingang eines Photomultipliers mündete.

Zur Justierung des Interferometers mußte der Meßkopf abgenommen und durch eine Videokamera ersetzt werden. Dies war umständlich und bildete eine mögliche Fehlerquelle. Durch die Verwendung eines Lichtfaserbündels konnte eine optimale Einkopplung des Lichtsignals nicht gewährleistet werden, was eine weitere Abschwächung des Meßsignals bedeutete.

Analoge Signalverarbeitung

Das durch den Photomultiplier umgewandelte elektrische Interferenzsignal wurde nachfolgend elektronisch verstärkt, digitalisiert und in einen Rechner eingelesen. Dabei wurde auf eine Bandbegrenzung zur Vermeidung eines Aliasing-Fehlers verzichtet.
 

Digitale Signalverarbeitung

Das in den Rechner eingelesene Signal wurde zur Erkennung der für eine Interferenz typisch auftretenden Frequenz einer Fouriertransformation unterzogen. Dazu wurden jeweils einige Meßwerte zu einem Analysefenster zusammengefaßt und der zeitaufwendigen Rechenoperation unterzogen. Erst wenn der Computer damit fertig war, wurden die nächsten Daten übernommen. Zusätzlich wurde nach jedem solchen Schritt die Motorposition vom Controller abgefragt, wodurch abermals Zeit verloren ging.

Um eine geeignete Messung zu erhalten, mußte die Meßstrecke mit einer Motorgeschwindigkeit von ca. 0,005 mm/s abgetastet werden. Dies bedeutete bei einer Meßstrecke von 2 mm eine Meßzeit von knapp 7 Minuten. Während dieser Zeit durfte das System durch keinerlei Erschütterungen beeinträchtigt werden, da sonst falsche Ergebnisse geliefert wurden.

Durch die daraus resultierende ungünstige Wahl der Abtastfrequenz und ungeeignete Verarbeitungsverfahren entstand ein hoher Speicherbedarf, wodurch das Computersystem an seine Grenzen stieß.