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Oberflächengüte beschreibt das allgemeine globale Profil einer (optischen) Oberfläche aber nicht einzelne Oberflächendefekte. Optische Oberflächen sind glatt und weisen geringe Streuung auf, wenn deren Höhendifferenz des Oberflächenprofils wesentlich kleiner ist als die Wellenlänge des Lichtes. Das räumliche Band für die Rauheit ist nach Norm zwischen 2.5-80µm, ist aber letztendlich willkürlich gewählt.

• R_a: Mittenrauwert – arithmetisches Mittel der Abweichungen von der Mittellinie (typische Messmethode – Profilometer mit Nadel bei der die Geschwindigkeit der Nadel – angeregt durch die Oberflächenabweichungen – proportional zum Mittenrauwert ist)

• R_q: Quadratische Rauheit – RMS der Abweichungen von der Mittellinie (typische Messmethode – Streulichtmessung, Gesamtmenge gestreutes Licht ist porportional zur Quadratischen Rauheit)

• Für eine aussagekräftige Beschreibung der Oberfläche ist zu den Kennwerten die Mittlere Steigung bzw. die Ortsfrequenzen entscheidend.
• Eine typische verwendete Messung ermittelt das Oberflächen-Leistungsdichtespektrum – ähnlich Fouriertransformation – für die Oberfläche mit eindeutigem Zusammenhang zwischen  Ort <->Ortsfrequenz und Höhe <-> ‚Leistung der Rauheit‘

• Weißlichtinterferometrie: Ausnutzen einer kurzen Kohärenzlänge um Höhenprofil abzutasten:
• Konfokalmikroskopie: Messung von einem einzelnen Punkt in der Probe in dem Beleuchtungspunkt und Detektorpunkt (Geschaffen durch Lochblenden) in der gleichen Fokusebene sind. Das Bild der gesamten Probe muss gerastert werden. Da so nur ein Signal aus der Fokusebene kommt, können hohe Tiefenauflösungen erzielt werden. (erweiterung Fluoreszenz-Konfokalmikroskop).
• AFM (Atomic force Microscope – Rasterkraftmikroskop): Probe wird mit einem Cantelever gerastert. Die Canteleverspitze ist extrem dünn, sodass zwischen ihm und der Probe die atomaren Kräfte (z.B. VanderWaals,Abstoßung aufgrund Pauli-Prinzip, etc.) wirken können, und den Cantelever biegen. Die Auslenkung des Cantelevers kann z.B. interferometrisch gemessen werden.

Flusssäure (HF) greift das Glas (SiO₂) an. In der Reaktion entsteht gasförmiges Siliciumtetrafluorid und Wasser. Zum Einstellen der Abtragsrate und der entstehenden Oberflächenbeschaffenheit kann die HF-Konzentration verändert und andere Stoffe hinzugefügt werden. Die typische Oberflächenbeschaffenheit nach dem Ätzen zeigt sich in Form von Höckern, wobei die finale Beschaffenheit von der ursprünglichen Oberflächenbeschaffenheit und der Dauer der Applikation abhängt.

hängt von Säurezusammensetzung (Beimischung zu HF) und der Applikationsdauer ab: Wird die Säure auf eine glatte Oberfläche appleziert, trägt sie diese eigentlich Schicht bei Schicht ab. Bei sehr langer Applikationsdauer kommt es aber zu unregelmäßiger Ausbildung von Kratern und die Rauheit steigt an. Erklärungsansatz ist, dass die Säure in kleine Unebenheiten (z.B. Materialunregelmäßigkeiten oder stochastische Unregelmäßigkeit bei der Reaktion) eindringt und diese so vergrößert. Da scharfe Spitzen beim Ätzen abgerundet werden (Aktivierungsenergie wird effektiv durch die Spannung der Moleküle an der Spitze gesenkt, zusätzlich höhere Abtragsrate an Spitzen als an Tälern: Reaktionsprodukte können schneller diffundieren) entsteht als charakteristische Struktur eine hügelige Form. Dies kann zur Erhöhung der Zugfestigkeit von Gläsern genutzt werden, da sie die durch Kerbwirkung bruchanfälligen Risse abgerundet werden.

spanendes Fertigungsverfahren (Spanen mit gebundenem Korn und mit geometrisch unbestimmter Schneide) bei dem kleine harte mineralische Kristalle im Schleifwerkzeug an dem Werkstück entlang gefahren werden, um so Materiel aus diesem herauszuschneiden und zu brechen. Aufgrund des mechanischen Abtrags und der geringen Bruchzähigkeit von Glas sind Oberflächendefekte für dieses Verfahren typischerweise Mikroabbrüche und Kratzer.

1. Grobschleifen: Erzeugung der groben Form mittels CNC-Maschine und diamantbesetzten Schleifwerkzeug. Im Allgemeinen entsteht eine Risszone (Subsurface Damage) an der Glasoberfläche    
2. Feinschleifen (Läppen): Entfernen der Risszone und exakte Formgebung mit Schleifmittelsuspensionen mit sehr feiner Körnung.       
3. Polierprozess: Ähnlich Feinschleifprozess aber mit Poliermittel (z.B. Ceroxid-Wasser-Gemisch), das auch chemisch mit dem Glas reagiert: An der Glasoberfläche entsteht eine dünne Schicht Silikathydrat. Das Ceroxid geht Bindungen mit dem Silikathydrat ein und zieht es mit, wodurch vor allem Spitzen in der Glasoberfläche abgetragen werden.

• Kurzpulsregime: Energieeintrag durch laserinduziertes Plasma (‚Teilchengemisch aus Ionen und freien Elektronen‘): Ionen und freie Elektronen entstehen durch Multiphotoninenabsorption, die durch weitere Beschleunigung weitere Freie Ladungsträge durch Stöße in einem Avalanche-Prozess erzeugen und bei Durchbruch einer kritischen Dichte das Plasma bilden. Das Plasma selbst absorbiert die Strahlung weiter (inverse Bremsstrahlung) was zu weiterer Aufwärmung und Ionisierung führt. Der Energieeintrag in das Material entsteht durch Wärmeleitung und Konvektion. Dabei ist die Interaktionszeit mit dem Material oft kürzer als dessen thermische Relexationszeit. Folglich wird das Material beinahe sofort verdampft und eine Wärmeleitung in das umgebende Material ist minimal (kalte Ablation) Vorteile: Präzision: Materialbearbeitung nur im Bereich mit hoher Intensität (Fokus), Bearbeitung innerhalb von Glaskörper
• CW-Laser/Lange Pulse: Energieeintrag durch direkte Absorption der Strahlung. Beispiel Glas mit hohem Absorptionskoeffizienten bei 9-11µm (Resonanzen der Streckschwingungen des SiO₂-Moleküls) und geringer Wärmeleitung erlaubt Energieeintrag bis zur Ablation. Absorptionskoeffizient ist temperaturabhängig ( ~ Liniearer Anstieg).

Eintrag durch CO2-Laser (Applikationsdauer/form, Reflektion, Leistung), Wärmeleitung im Material (abhängig von Dichte, Wärmekapazität, Temperaturgradient, therm. Konduktivität), Wärmeverlust durch Verdampfung und Konvektion und thermische Strahlung

• Verdampfung: (Dampf)Massenstrom abhängig von Dampfdruck (temperaturabhängig), Gaskonstante und Rückdiffusionskoeffizient (Rekondensierung – im Fall von Quarzglas starke Abweichungen für verschiedene Abtrgasenergien à schwer exakt zu modellieren und benötigt experimentelle Grundlage)
• Aufgrund des niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kommt es kaum zu mechanischen Spannungen im erhitzen Material und daher zu wenig Rissbildung und explosionsartigem Entfernen von Partikeln.
• Schmelzauswurf: Bei CW-Anwendung können durch den Dampfdruck Schmelzpartikel aus der dünnen Schmelzschicht ausgeworfen werden (häufig zur Seite bewegte Schmelzschicht führt zu Auftürmung am Rand des Abtrgas)
• Marangoni-Effekt: Bei Gaußßstrahl ist Abtrgaszentrum heißer als Abtragsrand – Unterschied in Oberflächenspannung – Materilzug nach außen
• Rekondensation von Partikeln: Rückfall von kleinen SiO2-Partikeln die aus der mit verdampftem Quarzglas durchdrungenen Luft

1. Thermischer Gleichgewichtssatz: Stehen zwei Systeme jeweils mit einem dritten im thermischen Gleichgewicht, so befinden sie sich auch untereinander im Gleichgewicht.
2. Energieerhaltungssatz: Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sie wandelt sich nur ineinander um. Die Änderung der inneren Energie eines geschlossenen Systems ist gleich der Summe der zugeführten Wärme und der verrichteten Arbeit.
3. Entropiesatz: Wärme fließt immer vom Körper höherer Temperatur zum Körper mit niedrigerer Temperatur. In einem abgeschlossenen System nimmt die Entropie bei spontanen Prozessen immer zu. Wärmeenergie lässt sich nicht zu 100% in andere Energieformen umwandeln.
4. Nernst-Theorem: Am absoluten Nullpunkt kommt die Bewegung der Teilchen zum Erliegen, und die Entropie nimmt einen Wert von 0 an (theoretisch unerreichbar).

fester Zustand entspricht dem einer eingefrorenen Flüssigkeit: bei dem Abkühlvorgang aus der Schmelze bildet sich keine Kristallstruktur (die Moleküle bleiben ‚unstrukturiert‘). Eigentlich lässt sich beobachten, dass die meisten Materialstrukturen zu dem Zustand des geringsten und somit stabilsten Energiezustands konvergieren. Ist die Abkühlrate für die Moleküle zu schnell um die nötige Bewegung für das Einnehmen der Kristallstrukturen zu ermöglichen, verbleibt das Material in der Glasstruktur. In der Volumen gegen Temperaturkurve eines glasbildenden Materials ist daher ein Volumensprung zu erkennen wie bei einem Kristall. Wichtige Definitionsparameter sind Schmelztemperatur T_s (Schmelztemperatur wie bei Kristall) und Transformationstemperatur T_g unterhalb derer Glas als fest gilt und sich wie ein spröd-elastischer Feststoff verhält (eigtl. extrem hohe Viskosität). Die T_g ist abhängig von der Abkühlrate: Je höher die Abkühlrate desto höher T_g.

Bestimmte Materialen sind sogn. ‚Glasbildner‘, weil sie auch bei niedrigen Abkühltemperaturen glasig erstarren. Dazu gehören u.a. oxidische Systeme auf der Basis von Silicium, Bor und Phosphor. Der kristalline (energetisch stabile) Energiezustand von Si+O als SiO₄-Tetraeder ist z.B. in Form von periodisch strukturierten Ringen (komplexe Kettenstruktur die genügen Zeit braucht, um sich zu bilden). Im Glas liegt schon die gleiche Nahordnung der Moleküle vor, hat jedoch nicht die periodische Fernordnung bilden können

Kombination aus Netzwerkbildnern (SiO₂, B₂O₃, P₂O₅) und Netzwerkwandlern. (es existieren auch Bildner, die in der Funktion irgendwo dazwischen liegen z.B. Al₂O₃). Netzwerkwandler unterbrechen das Netzwerk aus den ungeordneten Ketten. Je nach Kombination der verschiedenen Moleküle lässt sich Einfluss auf die Eigenschaften der Gläser nehmen (z.B. Veränderung der T_g oder der opt. Eigenschaften). Beispiele: Borosilicatgläser: Kombi von von B2O3 und SiO2: Niedrigerer Schmelzpunkt aber immernoch geringe thermische Ausdehnung: Gut geeignet für Massenherstellung und erlaubt Einsatz in Laborumgebung.

: Glas hat theoretisch eine sehr hohe Zugfestigkeit ausgehend von der Stärke der Bindungen zwischen den Atomen (~etwa Elastizitätsmodul/10, E ≈ 70 GPa, vgl. Stahl zwischen 1,3 und 2,1 MPa). Bei Anlegen einer Zugspannung ist die Dehnung vergleichsweise klein. Die Festigkeit eines Werkstoffs hängt außerdem von seiner Oberflächenbeschaffenheit ab. Oberflächenfehler konzentrieren die Spannung durch Kerbwirkung, sodass auch kleine angelegte Spannungen die Bindungskräfte übersteigen können (Kerbwirkung proportional zu Risslänge und umgekehrt proportional zu Rissspitzenradius). Praktisch weist Glas eine kleine Bruchzähigkeit auf, da die Moleküle sich aufgrund der starken Bindungen untereinander im Glasnetzwerk nicht bzw. kaum bewegen. (Bruchzähigkeitsfaktor K_Ic=(2γE)^1/2 beschreibt den Widerstand eines Werkstoffs gegenüber Rissbildung– Oberflächenenergie γ). Bruchspannung = K_Ic/(Y c^1/2), Y=Geometriefaktor, c=Risslänge). Die Festigkeitsbegrenzenden Fehler sind bei Glas üblicherweise an der Oberfläche zu finden, obwohl theoretisch auch Risse im Material zum Bruch führen können. Da der Limitierende Faktor letztendlich der größte Oberflächenfehler im Werkstück ist, können dünne Werkstoffe wie eine Glasfaser häufig höhere Festigkeiten aufweisen als größere (wie z.B. größere Optiken), da die Wahrscheinlichkeit für einen Oberflächenfehler höher ist. Risse entstehen z.B. bei mechanischem Kontakt (Abrasion) oder durch thermische Spannungen im Material. Risse vergrößern sich unter angelegter Zugspannung mit der Zeit. Im Beisein von Wasser wird dieser Prozess beschleunigt, da die eigentlich hohe Beständigkeit gegenüber Reaktionen von den Glasmolekülen im Bereich der hohen Dehnung im Rissbereich abnimmt.

Materialien dehnen sich bei Erhöhung der Temperatur aus, da der mittlere Abstand der Moleküle zueinander steigt (z.B. höhere Schwingungsmodi möglich). Glas hat einen sehr kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (α_0-200 = 0,57, vgl. Kupfer 16,7 und Aluminium 23,9). Die Glaszusammensetzung hat Einfluss auf den Koeffizienten. Es gibt z.B. Gläser mit geringen Koeffizienten (TiO₂) bzw. sogar mit thermischer Nullausdehnung (Kombination mit Glaskeramik). Glas hat eine geringe Wärmeleitung (~1 W/m K, Kupfer 400 W/m K). Dadurch kann es bei schnellen Abkühlprozessen zu lokalen Zugspannungen in einem Glaskörper kommen. Dünne Glaskörper wiederstehen Tempeaturwechseln besser als dicke.

Für Quarzglas: drei Hauptverfahren – Schmelzen mit Gasbrenner, elektrisches Schmelzen und Hydrolyse eines Si-haltigen Gases.       
Schmelzen mit Gasbrenner: Der Rohstoff (Quarzsand) wird abgebaut und durch Floatingprozesse und Säureprozesse von Verunreinigungen getrennt. Die Gasbrenner nutzen ein Wasserstoff/Sauerstoffgemisch als Brennstoff. Daher enthält so hergestelltes Quarzsglas einen vergleichsweise hohen OH-Anteil (~200 ppm).    
Elektrisches Schmelzen: Lichtbogenverfahren erzeugt Quarzsglas aus Quarzkristallen. Dabei hohe Blasenbildung im Glas, in offenem Tiegel lässt sich ein kontinuierlicher Prozess durchführen bei dem ein Glasstab direkt aus der nach unten geöffneten Düse geformt wird.      
Hydrolyse: (CVD-Verfahren): à Dokument Faserherstellung – zwei Möglichkeiten: Bei hohen Temperaturen: direktes untereinander Verschmelzen der entstehenden SiO₂-Moleküle mit Gasbrenner. Führt zu hohem OH Gehalt (>1000ppm). Bei nierdigen Temperaturen (soot-Verfahren): Absetzen der entstehenden SiO2-Moleküle an Glaskörper. Anschließende chemische Reinigung (auch Dotierung möglich) und Sintern um Luft-einschlussfreien Glaskörper zu erzeugen. Führt zu extrem niedrigem OH Gehalt (<0,2ppm).

Emission von Licht wird durch Rekombinationsprozesse von Elektronen und Elektronenfehlstellen an einem p-n-Übergang herbeigeführt.

Aktives Medium: Kombination aus p- und n-dotierter Halbleiterschichten.    
N-Dotiert: hat ‚überflüssige‘ Elektronen in der Kristallstruktur, die sich energetisch im Leitungsband befinden.        
P-Dotiert: hat ‚fehlende‘ Elektronen in der Kristallstruktur, die sich energetisch im Valenzband befinden.
Ohne Pumpen ist das Energieniveau des Leitungsbands der n-dotierten Schicht kleiner als das des Valenzbands der p-dotierten Schicht – wird elektrisch gepumpt (Anlegen der Spannung) erhöht sich das Energieniveau des Leitungsbands n-dotierten Schicht über das Valenzband der p-dotierten Schicht und es entsteht eine Besetzungsinversion zwischen diesen Bändern.

Bei gleichen Halbleitermaterialien ist der Emissionsübergang ineffizient und hohe Pumpströme werden benötigt. Dioden werden daher mit Heteroübergängen hergestellt (unterschiedliche Halbleitermaterialien). Dadurch verändern sich die Energien der Bandlücke und effizientere Übergänge können erzeugt werden. Im Kristallmodell kann das Hinzufügen der zusätzlichen Halbleiterschicht so interpretiert werden, dass die Elektronen sich nurnoch in der zweidimensionalen Schicht bewegen können und so nur bestimmte Energiezustände eingenommen werden können. Durch die Verwendung verschiedener Materialien wird zusätzlich eine Wellenleiterschicht (unterschiedliche Brechungsindizes) hergestellt, wodurch das Licht in seiner Ausbreitungsdimension auf diese Schicht beschränkt ist. Der nächste Iterationsschritt der Entwicklung ist diese Schicht so dünn zu machen, dass sie im Bereich der de-Broglie Wellenlänge der Elektronen liegt (Quantentopf). In dem Quantentopf können Elektronen nur noch diskrete Energieniveaus besetzen. Die Anzahl an Energieniveaus die besetzt werden können wird kleiner und Emissionsübergänge wahrscheinlicher.

gezielte Einbringung von Fremdstoffen in die SiO₂-Struktur. Reines Quarzglas besteht aus einem unregelmäßigen, dreidimensionalen Netzwerk aus Silizium- und Sauerstoffatomen. Jedes Siliziumatom ist dabei von vier Sauerstoffatomen umgeben (Silizium-Sauerstoff-Tetraeder). Bei der Dotierung gehen die Fremdstoffe chemische Bindungen mit den Glasmolekülen ein und ersetzen einzelne Bestandteile der Moleküle. Man unterscheidet zwischen Netzwerkbildnern und Netzwerkwandlern: Netzwerkbildner wie z.B. Germanium (gleiche Hauptgruppe im Periodensystem) gehen kovalente Bindungen in den Molekülen ein und ersetzten direkt ein Siliziumatom in der Molekülstruktur. Bei Netzwerkwandlern (z.B. Erbium-Ione) spalten die Quarzglasmoleküle und binden über ionische Wechselwirkungen im Glas. Eine Ausnahme stellt Fluor dar was das Sauerstoffatom im Molekül ersetzt. Da Fluor nur eine kovalente Bindung eingeht, bleibt ein Siliziummolekül ungebunden. Das Netzwerk wird dadurch lokal aufgelockert, was die Dichte und den Brechungsindex des Glases senkt.       
Typische Anteile der Dotierung: Germanium ~5-15% aber auch höher (typ. NA-Limit 0,06), Fluor ~1-3% (typ. NA-Limit 0,28), laseraktive Ionen ~0.01-0.5% - zu hohe Dotierung führt zu Clustering: Ionen in lagern sich in nächster Nähe an und strahlungslose Energieübergange zwischen den Ionen werden möglich à optische Effizienz/Gain wird verringert anstatt sich durch die höhere Anzahl der Ionen zu vergrößern.

Ein reines Quarzglasrohr wird in Reinraumumgebung mit Gasgemisch durchspült und gleichzeitig erhitzt (typ. verfahrbarer Wasserstoffbrenner). Durch die Erhitzung setzen sich Gasmoleküle auf der Glasoberfläche ab (‚soot‘, - fließt vor der Flamme her). Weiterhin verfestigen oder sintern die Moleküle auf der Glasoberfläche und bildet so gleichmäßige und chemisch reine Glasstruktur. Für eine Kernstruktur aus Ge-Dotierung wird ein Gasgemisch aus GeCl₄, SiCl₄, SF₆, and O₂ gewählt. Germanium(IV)-chlorid und Siliciumtetrachlorid reagieren mit Sauerstoff zu Quarzglas- bzw. Germanium(IV)-oxid. Der Faserkern wird Schicht für Schicht geformt. Abschließend wird das Rohr zur geschlossenen Preform kollabiert.

Vor allem eingesetzt für die Massenproduktion, da das Verfahren im Unterschied zu anderen einen kontinuierlichen Prozess erlaubt, sowie große Preformdurchmesser ermöglicht. Dafür wird die Preform axial ‚aufgeschichtet‘. Die zur Erzeugung verwendeten Stoffe (z.B. GeCl₄ und SiCl₄) werden in Gasform Brennern zugeführt die auf das Ende des erzeugten Glasstabs gerichtet werden. Wie bei dem MCVD-Prozess lagern sich die durch die Verbrennung entstandenen reinen Glasmoleküle an (wenige gramm pro minute). Um den Prozess initial zu starten wird ein Quarzglasstab verwendet (sog. ‚Seed‘). Die so entstehende Preform ist zunächst porös. Der Stab wird im Prozess entlang einer Prozesskette gezogen (Der Abstand von Preform Ende wird konstant gehalten), in der die so entstehende poröse Preform außerdem erhitzt und dichter geschmolzen. Die Preform wird während des gesamten Prozesses gedreht um hohe Symmetrie und konstanten Durchmesser zu erzielen. Um hohe Transmission (geringe Absorption durch Wasserverunreinigung) kann die poröse Preform vor dem Schmelzprozess mit Chlorgas bei Temperaturen um 1000°C getrocknet (OH Ionen entfernt) werden.

Zur Herstellung von aktiven Fasern, da die seltenen Erden hohe Siedepunkte haben und so nicht in gasförmiger Form für die anderen Prozesse verwendet werden können. Stattdessen werden Salze der seltenen Erden (z.B. Erbium- oder Ytterbiumchlorid) gelöst in eine absichtlich porös gehaltene, noch nicht kollabierte Preform gegossen. Die Lösung kann in die Poren dieser Preform eindringen. Danach wird die Preform bei hohen Temperaturen getrocknet, wodurch das Lösungsmittel verdampft und die Salze mit dem umgebenen Sauerstoff reagieren und in der Preform zurückbleiben. Durch den folgenden Sinterungs und Kollabierprozess verbleiben die seltenen Erden als Ionen in der Glasstruktur der entgültigen Preform. Wichtig ist die geringe Dotierung, damit die seltenen Erden als Ionen in der Glasordnung verbleiben (seltene Erden, die zunächst als Oxide vorliegen geben Elektronen ihrer Bindung im Glasnetzwerk ab, wodurch sie letztendlich als 3+Ionen im Glas vorliegen) und nicht zusammenklumpen (Clustering).

Aufheizen der Preform und Herausziehen der Faser durch konstanten Zug (direktes Aufwickeln auf eine Rolle). Im Prozess wird direkt die Faserbeschichtung appleziert: Aufdampfen oder Durchlaufen eines Klebebads und Aushärtung durch UV-Strahlung. Der Turm ist notwendig damit die Abkühlrate der Faser klein genug ist um intrinsische Spannungen im Glasmaterial zu vermeiden (keine aktive Kühlung sondern passiv mit der Umgebung).

typischerweise UV-aushärtende-Acrylate: ‚ist eine Sammelbezeichnung für Substanzen, die sich chemisch durch die Acrylgruppe (CH₂=CH–COR) auszeichnen (wie z.B. die Acrylsäure oder Acrylsäureester) und für Polymere dieser Stoffe.‘ Die Beschichtung(en) erfüllt(en) oft mehrere Zwecke: Schutz der Faser vor mechanischen Schocks (auch z.B. Kratzer), temperaturbedingten Spannungen, Vermeidung von Verlusten durch Microbending, Schutz vor Feuchtigkeit (Quarzglas kann Wasser ‚aufnehmen‘, was Transmission verringert) und Glasalterung (verringerte Oberflächenqualität durch Bildung von Mikrobrüchen). Oft wird eine Kombination aus weichem, elastischen Akrylat als innere Beschichtung und einem harten Acrylat außen gewählt.#

Akrylate zeigen sehr geringe Absorption im Wellenlängenbereich zwischen UV (~300nm) und 2µm. Erst im Bereich >2.1µm nimmt der Absorptions-koeffizient zu. Absorptionspeaks befinden sich um die Carbonystreckschwingung um 5.8µm und um die Esterbindungen um 8.3-8.7µm. (https://refractiveindex.info/?shelf=organic&book=poly_methyl_methacrylate&page=Zhang-Mitsubishi)
 

SteuerungKennzeichen ist offener Wirkungsweg. Sollwert wird durch die Führungsgröße direkt eingestellt.

Vorteilhaft für Systeme bei denen Störgrößen toleriert werden können oder vorher genau bekannt sind.

Regelung: Kennzeichen ist Messung des Istwerts und Rückkopplung (Vergleich Ist mit Sollwert). Sollwert wird durch Minimierung der Regelabweichung e(t) erreicht. Vorteil: Sollwert wird unabhängig von Störgröße und Zeitpunkt gehalten. Mögliche Nachteile: Aufwand, Instabilitäten

Übertragungsfunktion = Ausgangs durch Eingangsgröße (z.B. G = Y/U), hilft beim Bewerten des Verhaltens eines Prozesses. Dafür werden die im Allgemeinen durch Differentialgleichungen beschriebenen Signale in den Laplace-Bereich transformiert und das Systemverhalten im Frequenz/Phasenraum analysiert.      
Typische Analyse’tools‘ sind Pol-Nulstellen Diagramm oder Bode-Plot

Bode-Plot: zeigt das Übertragungsverhalten eines Systems bei Schwingungsanregung: Analysiert werden die Amplitudenverstärkung und der Phasengang in Abhängigkeit der Anregungsfrequenz. Die Frequenz wird logarithmisch dargestellt, während die Amplitude übl. In dB dargestellt wird. So werden komplexe Funktionen einfach dargestellt da sie sich in Teilfunktionen gliedern lässt, die sich dann additiv im Bodediagramm überlagern. So führt beispielsweise ein P-Glied zu einer konstanten Erhöhung des Amplitudengangs und keiner Phasengangsänderung. (D-Glied(s) +20dB pro Dekade & +pi/2 Phasengang, I-Glied(1/s) -20dB pro Dekade & -pi/2 Phasengang)

Pol-Nullstellen-Diagramm: Stellt die entsprechenden Stellen einer Übertragungsfunktion dar und erlaubt aussagen über die Stabilität eines Systems bei Anregung. Z.B. ist ein System stabil wenn alle seine Pole in der LHE liegen. Realisierbare Systeme besitzen mindestens so viele Pole wie Nullstellen

Bewegungsauslenkung einer Drehachse (mit montiertem Spiegel) proportional zu einem Eingangsstrom                
Üblich mit Magnet auf der Drehachse, der sich an den in herumliegenden durch Stromfluss in Spulen erzeugtem Magnetfeld ausrichtet. Der Rotor wird durch eine Rückstellkraft zurückgehalten (z.B. elastisch). Die Stärke des Magnefelds hängt von der Stromstärke ab und somit wie weit sich der Magnet gegen die elastische Rückstellkraft bewegt.

Nichtlineare Effekte zeigen sich wenn eine gewisse Intensitäts (Leistungs)schwelle überschritten wird. Bei diesen Leistungen verhält sich das Fasermedium anders, da das elektromagnetische Feld die Materialeigenschaften (z.B. Dichteänderung) beeinflusst. Mögliche Auswirkungen sind Abnahme der Effizienz, Umwandlung oder Störung der Strahleigenschaften (z.B. Wellenlänge, Rauschen).           
Zwei Kategorien: Nichtlineare unelastische Streuprozesse & Prozesse aufgrund des intensitätsabhängigen Brechungsindex    

Effektive Länge: Errechnete Faserlänge, die vorliegen würde wenn man die Integrierte Leistung so über die Faserstrecke gleichmäßig verteilen würde, dass sie an jeder Stelle der Eingangsleistung entspricht. (L_eff=Integral(Lambert-Beer über z)/P_in)       
Effektive Modenfeldfläche: Angenommene Modenfläche bei der gleichmäßige Intensitätsverteilung vorliegt. Kann aus Überlappungsintegralen der Mode errechnet werden. (bei single-Mode Fasern entspricht es etwa dem Kerndurchmesser – bei kleinen Kerndurchmessern etwas größer, bei großen Kerndurchmesser kleiner).

• Interaktion zwischen Licht und Schwingmoden der Quarzglasmoleküle. Dabei wird ein einfallendes Photon gestreut und erfährt einen Frequenzverschub. à kleinere Frequenz da Energie abgegeben.
• Im Beisein zweiter Lichtwelle kann das SRS Licht diese Welle verstärken. (Leistungstransfer von kurzen zu längeren Wellenlängen) – Raman gain coefficient steigt linear für channel seperation bis etwa 125nm – Effekt ist das die SRS bei Systemen mit mehreren Signalen die Leistung zwischen den Signalen umverteilt
• Breitbandiges Verstärkungsspektrum, da Moleküle verschiedene Schwingmodi aufweisen können
• Streuung an optischen Phononen

• Interaktion zwischen Licht und akustischen Phononen, Streuung ausschließlich in Rückwärtsrtichtung und erfährt auch hier einen Frequenzverschub à Abhängig von Materialfaktor und Wellenlänge.
• Interferenz aus Stokes- und Signalwelle führt zu Schwebung – bei ausreichender Intensität führt die Schwebung durch Elektrostriktion (Einfluss von elektromagnetischer Welle auf Dichte des Materials) zur Bildung eines Gitters in der Faser – an der wiederum das Signal reflektiert wird und zur Stokeswelle beiträgt – der Effekt verstärkt sich selbst.
• Ausgeprägte Schwebung eben besonders bei schmalen optischen Spektrum
• Konsequenz ist dass die Leistung eines einzelnen Kanals blockiert wird. Noch vorher hat der Effekt Einfluss auf das Leistungsrauschen.
• Niedrigere Intensitätschwelle als SRS

• Der Brechungsindex eines optischen Materials hat eine schwache Abhängigkeit von der Intensität – dies führt zu einer Phasenmodulation des Signals(Kerr-Effekt). Dies kann durch die Erweiterung des Brechungsindex um den nichtlinearen Indexkoeffizienten beschrieben werden.
• Der Effekt bewirkt in einer Faserstrecke das Leistungsfluktuationen die Phase derselben Welle beeinflussen. Durchläuft ein Puls eine Faser ‚sieht‘ das Medium eine zeitliche Änderung des Brechungsindex und führt zu einer in der Zeit abweichenden Änderung der Phase. So durchlaufen unterschiedliche Teile des Pulses unterschiedlichen Phasenänderungen und somit zu einer Veränderung des Frequenzspektrums. Je nach Dispersion der Faser führt dies zu einer verbreiterung oder verkleinerung des Pulses.

Aktives Medium:

• Gasgemisch in Kammer: CO2, Stickstoff, Helium, (Wasser/Wasserstoff)
  Laserniveaus sind zwischen Schwingungsmoden des CO2-Moleküls: die symmetrische Streckschwingung, die zweifach entartete Biegeschwingung (Deformationsschwingung) und die asymmetrische Streckschwingung.
• Emissionsübergang existiert zwischen asymmetrisch -> symmetrisch (~10.6) und asymmetrisch -> Biegeschwinung (~9.6) – 4-Niveau System
• Lebensdauer der unteren Niveaus ist höher -> Unteres Niveau muss ‚aktiv‘ entleert werden – Kollision mit Helium Molekülen, außerdem: Kühlung um thermische Population in unteren Niveaus klein zu halten
• Entgegenwirken der Dissoziation von CO2-Molekülen bei Entladung: Wasserstoff ermöglicht Reaktion mit CO*, Platinwände als Katalysator (Trennt Sauerstoff an Oberfläche und verringert Aktivierungsenergie der Reaktion mit CO)

Pumpe:

• Elektrisch gepumpt durch Gasentladung (Glimmentladung): Anlegen elektrischer Spannung an Gaskammer à Ionisierung einzelner Moleküle à freie Elektronen Stoßen weitere Ionisation an (Avalanche)

Resonator (Spiegel) in Kammer vervollständigt Laseraufbau