Typische Anwendungen von Lasersystemen im Weltraum sind Präzisionsentfernungsmessungen, radarähnliche „Lidar“-Systeme zur Erfassung eines vollständigen Bildes der Geländeoberfläche oder zur dreidimensionalen Abtastung planetarischer Atmosphären sowie laserbasierte Weltraumkommunikation mit hoher Bandbreite und minimalen elektromagnetischen Störungen.
ESTEC ist das größte Forschungszentrum der ESA in Europa und verantwortlich für die Entwicklung und das Management aller Arten von Weltraummissionen zur wissenschaftlichen Erkundung, Satellitennavigation und -kommunikation sowie Erdbeobachtung. Es verfügt über ein Umweltprüfzentrum für Raumfahrzeuge, unterstützt von Ingenieurlaboren, die auf System-, Komponenten- und Materialentwicklung spezialisiert sind, darunter ein optoelektronisches Labor zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit aktiver optischer Instrumente, einschließlich Hochleistungslasersystemen und Festkörperlaserkomponenten.
Das Labor umfasst einen Reinraum der Klasse 10.000 (ISO 7), zwei voll ausgestattete optoelektronische Labore für den Betrieb von Lasersystemen der Klasse 4 (definiert als leistungsstark genug, um Hautverbrennungen, dauerhafte Augenschäden oder die Entzündung brennbarer Materialien zu verursachen), Werkstätten und Lagerräume. Es verfügt über die notwendige Ausrüstung zur Messung des optischen Spektrums, des Strahlprofils, der Leistung und Energie, der Stabilität und des Modulationsverhaltens im freien Raum sowie in optischen Fasern.
Die Yokogawa-Testgeräte – zunächst ein DL6154-Oszilloskop, das derzeit durch einen DL850 ScopeCorder ergänzt wird – werden speziell zur Ergänzung der Kalibrierungstests eingesetzt, die zur Untersuchung laserinduzierter Verunreinigungen oder zur Durchführung von Dauertests an den als Pumpen in Festkörperlaserquellen verwendeten Laserdioden entwickelt wurden.
Diese Tests beinhalten die Aufzeichnung großer Datenmengen über längere Zeiträume: in einigen Fällen mehrere Wochen oder sogar Monate.
Die wichtigsten elektrischen Parameter der Tests sind Spannung und Stromstärke unter kontrollierten Umgebungsbedingungen. Für Dauertests müssen die Geräte zudem in der Lage sein, sehr kurze, intermittierende transiente Ereignisse wie Stromspitzen automatisch zu erkennen und zu speichern. Darüber hinaus
wird das DL6154 zur Überwachung der Pulsform eines Hochleistungs-Festkörperlasers für die Keiminjektion in Experimenten zur laserinduzierten Kontamination und Schädigung eingesetzt. Dieses Gerät hat sich als geeignet erwiesen, die Intrapulsmodulation am Laserausgang zu erfassen, die bei einem ineffektiven Keimungsmechanismus auftritt. Dadurch liefert es zuverlässige und wichtige Informationen zum Laserverhalten.
Die Auswertung der gemessenen Parameter und Umgebungsbedingungen muss mit der optischen Leistung der Testprobe, insbesondere dem Ausgangsleistungsprofil, korreliert werden.
Das ESTEC-Team entschied sich für Yokogawa-Geräte aufgrund seiner positiven Erfahrungen mit anderen Yokogawa-Produkten sowie der Anwendungskompetenz und des proaktiven Supports der Yokogawa-Ingenieure. Ein weiterer wichtiger Faktor war die Fähigkeit der Instrumente, schnelle physikalische Phänomene zu beobachten und historische Daten über längere Zeiträume auszuwerten, sowie ihre Kompatibilität mit der NI LabVIEW-Software für weiterführende Analysen.
Das ESTEC-Team optimiert derzeit sein Yokogawa-Testsystem durch die Integration neuer Spannungs-, Strom- und Temperaturmodule in den ScopeCorder DL850.
