Der Schwerpunkt der vorliegenden kumulativen Dissertation ist die optische Untersuchung von funktionalen Ribletstrukturen und die Entwicklung eines optischen Sensors zur Erfassung von funktionskritischen Formabweichungen. Ein Teil dieser Arbeit ist in den im Anhang aufgeführten Publikationen bereits veröffentlicht. In Kapitel 2 werden die Untersuchungen zur Licht-Materie-Wechselwirkung mit der Ribletstruktur vorgestellt. Im Mittelpunkt steht dabei zunächst die Entwicklung eines experimentellen Aufbaus zur Charakterisierung der Struktur und insbesondere zur Detektion von Degradationen im Sub-Mikrometerbereich, wie sie im Einsatz an Flugzeugoberflächen zu erwarten ist. Der Aufbau besteht aus einer Lichtquelle und drei Detektionseinheiten, die bei senkrechtem Lichteinfall die resultierende Streuung der Ribletstruktur in Richtung 0° und ±45° aufnehmen. Es werden Anforderungen an die Lichtquelle des Sensors bestimmt, darunter Werte für Mindest- und Maximalintensität für ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis, eine senkrechte Lichtpolarisation, Strahldurchmesser von 1 mm bis 1,5 mm und es wird der geringe Einfluss von Wellenlänge und Strahldivergenz gezeigt. Darüber hinaus werden ultrakurze Laserpulse im Ribletsensor eingesetzt und die Verwendung im Kontext der Qualitätskontrolle diskutiert. Hierbei wird insbesondere der Einfluss von Pulsdauer und Bandbreite von linear gechirpten Pulsen auf die Entstehung eines stationären Interferenzmusters im 45°-Signal untersucht. Die Ergebnisse von Experimenten und Simulation zeigen übereinstimmend, dass der Interferenzkontrast entscheidend von der zeitlichen und spektralen Überlagerung der bei Reflexion an den Ribletflanken gegeneinander verzögerten Teilpulse abhängt. Es ist möglich, durch geeignete Wahl der Pulsparameter die Entstehung eines Interferenzmusters zu kontrollieren. Im Sensor ist ein glattes Signal in Richtung ±45° vorteilhaft und ermöglicht die Detektion mittels Photodiodenarrays ohne Fehler aufgrund des Moiré-Effekts. Ein weiteres Thema dieser Arbeit ist die Untersuchung der Streueigenschaften von Titandioxid-Nanopartikeln in Kapitel 3. Es wird die Messmethode der diffusen Reflektanz, sowie die Auswertung mittels Tauc-Plot vorgestellt. Mithilfe dessen wird die Bandlückenenergie der untersuchten Rutil- und Anatas-Nanopartikel mit E(Rutil) = 3.04 eV und E(Anatas) = 3.19 eV bestimmt, welche mit den Literaturwerten übereinstimmen. Mithilfe dieser Werte kann eine untere Grenze des Wellenlängenbereichs bestimmt werden, in dem Untersuchungen der nichtlinearen diffusen Femtosekunden-Reflektometrie zuverlässig ausgewertet werden können. Die Ergebnisse dieser Messmethode zeigen die Frequenzkonversionseigenschaften der Nanopartikel und eignen sich als Unterscheidungsmerkmal von polaren und unpolaren Kristallstrukturen.

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