Aktive Beeinflussung des Brechungsindex der Luft für optische Präzisionssysteme

Verschiedene Präzisionstechnologien erfordern die Positionierung und Vermessung von Werkstücken im Sub-Nanometer-Bereich. Um dabei die notwendige Positions- und Messunsicherheit zu erreichen, kommen zumeist hochauflösende Laserinterferometer als Messsysteme zum Einsatz. Bei einer Strahlführung unter atmosphärischen Bedingungen ist die exakte Kenntnis des Brechungsindex der Luft essentiell. Dafür werden die Umgebungsparameter permanent gemessen, daraus nach der Edlen-Formel der Brechungsindex der Luft bestimmt und rechnerisch korrigiert. Dies setzt jedoch die genaue Kenntnis der Totstrecke im Laserinterferometer voraus, welche sich nur aufwändig bestimmen lässt. Ähnliche Herausforderungen existieren für komplexe Optiken, für die eine rechnerische Korrektur oft nicht möglich ist. Eine zeitliche Änderung des Brechungsindex durch Schwankungen der Umweltbedingungen erhöht damit die Mess- und Positionierunsicherheit. In diesem Beitrag wird daher eine Möglichkeit vorgestellt, die Brechzahl aktiv zu beeinflussen und konstant zu halten bzw. gezielt auf einen bestimmten Wert einzustellen. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes wird an der Nanomess- und Positioniermaschine NPMM-200 nachgewiesen.