Dr. Ragnar Bödefeld: „Meister der Nacht“

Große Spannung herrschte bei Dr. Ragnar Bödefeld und seinen Arbeitskollegen, als der EIZO FlexScan EV2785 im teilweise komplett abgedunkelten Laserlabor seine Qualitäten beweisen musste. Doch das war nicht die einzige Testaufgabe.

Vorbetrachtung

Die in Jena ansässige Firma Lastronics konstruiert und produziert integrierte Systeme für Hochleistungslaser im nahen und mittleren Infrarotlicht für den europäischen und asiatischen Forschungsmarkt. Ursprünglich nur auf die elektrische Infrastruktur spezialisiert, kamen in der Produktpalette der Firma ab dem Jahr 2009 auf Laserdioden basierende optische Pumpsysteme und seit 2013 eigenständige Verstärkersysteme für MOPA-Laser hinzu.

Nachdem im Vorbericht hauptsächlich der Konstrukteur unserer kleinen Firma zu Wort kam und die Übersichtlichkeit seiner Projekte auf dem EIZO FlexScan EV2785 lobte, musste der Monitor in den zwei Wochen danach seine Tauglichkeit auf anderen Anwendungsgebieten beweisen. Der firmeninterne Testkatalog umfasste nicht nur die Arbeit im Entwicklerbüro bei der Programmierung von Kontrollsoftware und Diagnostik unter LabView, sondern auch den Einsatz in einem zum Teil komplett abgedunkelten Laserlabor sowie die Bildverarbeitung von Messkampagnen in deren Nachgang.

Testphase 1: Software-Entwicklung unter Labview

Einer der wesentlichen Vorteile graphischer Programmieroberflächen ist deren relative Unempfindlichkeit gegenüber Syntaxfehlern bei der Programmierung, weshalb solche „Sprachen“ gern von Fachfremden und Seiteneinsteigern in die Informatik genutzt werden. Einer der Nachteile graphischer Programmierung ist der hohe Anzeige-Platzbedarf, der einigermaßen komplexe Programme schnell unübersichtlich werden lässt und den Programmierer zu exzessivem Scrollen zwingt.

Abb.1: Übersicht über die Labview-Programmieroberfläche. Das Beam-Profiler-Programm, welches sich normalerweise über vier FHD-Bildschirme erstreckt, ist fast vollständig zu sehen. Gleichzeitig ist noch Platz für das Ausgabefenster, das Probe-Fenster, die Hilfe und die Werkzeugpalette. (Foto: Dr. Ragnar Bödefeld)

Die Programmierung in NI-LabView ist in beiderlei Hinsicht keine Ausnahme. Abb. 1 zeigt die LabView-Entwickleroberfläche mit dem geladenen firmeninternen Beam-Profiler, welcher bei der Erfassung der räumlichen Strahleigenschaften von Lasersystemen zum Einsatz kommt. Bei der Weiterentwicklung des Programmes im Labor musste bislang zwischen sieben verschiedenen Fensterbereichen hin- und hergewechselt werden – vier Programmierbereiche, ein Anwendungsfenster, ein Hilfefunktionsfenster und eines für die Anzeige der Variablen während des laufenden Programms.

Diese Wechselorgien sind mit dem EIZO FlexScan EV2785 Geschichte. Alle Informationen des Programmes inklusive Hilfsfenster lassen sich auf einem einzelnen Schirm, wie in Abb. 1 gezeigt, darstellen. Dies geschieht ohne Verlust an Abbildungsqualität. Die Bildschärfe wirkt wegen der hohen Pixeldichte bei deutlichem Kontrast eher noch ausgeprägter als bei den bisher verwendeten FHD-Monitoren.

Was schon beim Eingangstest aufgefallen war, wurde hier erneut deutlich: Um das volle Auflösungsvermögen des Monitors wirklich entspannt nutzen zu können, empfehlen wir auch jungen Menschen, sich eine Brille für den Nahbereich zuzulegen und diese während der Arbeit am Monitor zu tragen. Bei der Programmierung befand sich der Abstand zwischen Auge und Monitor nämlich häufiger an der unteren Grenze des Sehbereichs.

Testphase 2: Einsatz im Laserlabor

Abb. 2: Aufnahme des komplett dunklen Laserlabors unter Einsatzbedingungen, der Monitor wurde soweit wie möglich abgedunkelt (1/100). Für das dunkeladaptierte Auge ergibt sich in etwa das hier dargestellte Bild. Die Bildschirminhalte sind deutlich zu erkennen, und dennoch wird das Auge nicht geblendet. (Foto: Dr. Ragnar Bödefeld)

Mit größter Spannung erwarteten wir den Einsatz des Monitors im Laserlabor, bei dem andere Eigenschaften des Monitors gefragt waren. Einer der Ansatzpunkte ist speziell bei Arbeiten an Laseroszillatoren, die gewissermaßen die Quellen von Lasern-Verstärkersystemen darstellen, wie sehr sich das Labor abdunkeln lässt, um die zum Teil sehr schwachen Signale auf den Detektorkärtchen überhaupt sehen zu können. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn wie in unserem Labor die Frequenzkonversion vom NIR ins sichtbare Licht involviert ist, was mit einem Leistungsverlust des beobachtbaren Lichts einhergeht.

Die Abb. 2 und 3 illustrieren die Ergebnisse unseres Tests im Laserlabor. Im vollabgedunkelten Raum und bei minimaler Einstellung der Monitorhelligkeit von 1/100 war nicht der Monitor die hellste Störlichtquelle, sondern vielmehr die Anzeigen der von Lastronics hergestellten Laserdiodentreiber! Für das dunkeladaptierte Auge ergibt sich damit ein ähnliches Bild wie in Abb. 2. Der Monitor lässt sich immer noch sehr gut ablesen, ohne dass der Beobachter hinterher jedes Mal erneut länglich neu dunkeladaptieren muss. Damit wird es auch möglich, die Diagnostik während der Justagephasen weiter zu nutzen, ohne jedes Mal den Monitor aus- und wieder einschalten zu müssen.

Abb.3: Im linken Bild ist das Laserlabor bei normaler Raumbeleuchtung zu sehen. Die Monitorhelligkeit entspricht derjenigen in Abb. 2. Im rechte Bild wurde die Monitor-Ausleuchtung auf den Wert 82/100 geändert. Er ist jetzt auch im voll erleuchteten Raum deutlich ablesbar. (Fotos: Dr. Ragnar Bödefeld)

Unter sehr hellen Lichtbedingungen (Abb. 3) im voll beleuchteten Labor genügte zusätzlich ein einmaliges Einstellen der Helligkeit auf für diesen Fall angenehme 82/100, um über die integrierte Funktion „Auto EcoView“ für alle anderen Lichtbedingungen gerüstet zu sein. Der Monitor erkannte dabei das verfügbare Umgebungslicht automatisch und passte die Helligkeit auch für Zwischenstufen an.

Als praktisch erwies sich im Labor übrigens die Möglichkeit, nach Aktivierung der Funktion „Compatibility Mode“ akkugestützte Messgeräte wie zum Beispiel eine Wärmebildkamera oder Nachtsichtgeräte am USB-Hub des Monitors zu laden, selbst wenn der ansteuernde PC ausgeschaltet war.

Testphase 3: Bildverarbeitung in der Messkampagnen-Erfassung

Nach dem eindrucksvollen Labortest wurde der Monitor am integrierten Tragegriff gepackt und zurück ins Büro gebracht. Die Testaufgabe bestand dann darin, sehr kontrastreiche Laserstrahl-Profile mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von mehr als 3000:1 auf Pixelebene möglichst wirklichkeitsgetreu anzuzeigen. Da es sich um IR-Strahlprofile handelte, konnte die Wirklichkeit nur in übertragenem Sinne visualisiert werden. Der Helligkeitskontrast im IR wird für die visuelle Erfassung durch das Auge auf das sichtbare Spektrum übertragen, wie es in Abb. 4 in einer Schwarz-Weiß-Darstellung zu sehen ist.

Abb.4: Strahlprofil eines Laserverstärkers im Fern- und Nahfeld. Die monochromen Aufnahmen mit mehr als 11 bit echter Dynamik enthalten sehr feine Abstufungen, die üblicherweise in der Profiler-Software mittels Falschfarben dargestellt werden. Der EIZO FlexScan EV2785 zeigt feinste Nuancen ohne Banding im Schwarz-Weiß-Bild, welches der tatsächlichen Helligkeitsverteilung im Laserprofil sehr nahe kommt. (Foto: Dr. Ragnar Bödefeld)

Auch wenn der Umfang der verfügbaren Dynamik in den 11,5-bit-Bildern vom Monitor laut der technischen Daten mit 1:1.300 nicht vollständig erreicht wird, zeigt dieser ein sehr nuanciertes Graustufenbild ohne Anzeichen von Banding. Das ermöglicht es, bei Laserprofil-Messungen zwischen Falschfarben- und Luminanzdarstellung hin- und herzuschalten, ohne bei letzterer wesentliche Bildinformation durch die Anzeige zu verlieren.

Fazit

Nach zweieinhalb Wochen intensiven Testens, welches hauptsächlich aus dem Einsatz in den verschiedenen Arbeitsgruppen und Themengebieten unserer Firma bestand, können wir konsta-tieren, dass der EIZO FlexScan EV2785 eine echte Bereicherung im Firmenalltag darstellt. Besonders im Laserlabor mit seiner spezifischen Anforderung an minimales Streulicht machte der Monitor eine gute Figur und empfahl sich für einen dauerhaften Einsatz. Aber auch bei der Arbeit im Entwicklerbüro möchten wir ihn nicht mehr missen.