 | Newsletter – Nr 10
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Strahlaufweitung macht den Fokus klein - Teil 3
Aufweitung mit einem reflektiven Teleskop
Ist die Leistung oder die Leistungsdichte des Lasers zu hoch, kommen transmissive Teleskope nicht mehr in Frage. Meist sind die Eingangslinsen dann überfordert und erhitzen sich stark, was zu Abbildungsfehlern oder gar zur Zerstörung führt.
Für diesen Fall empfiehlt es sich mit reflektiven Teleskopen, d.h. mit Telskopen, die aus Spiegeln zusammengesetzt werden, zu arbeiten. |
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Hier gibt es, wie bei den transmissiven Teleskopen auch, Versionen mit und ohne Zwischenfokus (kepplersche und galileische Teleskope). Es gilt dabei für das Vergrößerungsverhältnis letztlich äquivalentes zu den transmissiven Teleskopen. Das Vergrößerungsverhältnis der Teleskope ergibt sich aus dem Verhältnis der Krümmungsradien (Brennweite) des Ausgangs- zum Eingangsspiegel.
Das waren dann aber auch schon die Gemeinsamkeiten der transmissiven mit den reflektiven Teleskopen. Denn während die transmissiven Teleskope noch recht einfach in der Planung, im Design und in der Justage sind, stellen reflektive Teleskope hohe Ansprüche. Die Ursachen hierfür sind vielschichtig:
Planung und Design
Um eine gewünschte Vergrößerung zu erreichen, muss man Spiegel unterschiedlicher Brennweiten miteinander kombinieren. Die kostengünstigsten Spiegel am Markt, die zu einer Divergenz oder Konvergenz des Strahls führen sind sphärische Spiegel. Ihre Oberflächen sind wie Kugelsegmente geformt und können relativ einfach hergestellt werden. Leider haben diese Spiegel aber große Nachteile: Je größer der Ablenkwinkel ist, unter dem diese Spiegel zum Einsatz kommen, je kleiner die Brennweite ist und je größer die Ausleuchtung der Spiegel ist desto größer sind die Abbildungsfehler. Um diese Abbildungsfehler zu minimieren, werden Spiegelteleskope mit sphärischen Spiegeln sehr lang gebaut und arbeiten mit möglichst kleinen Ablenkwinkeln.
Oft sind so lange Baugrößen für Teleskope nicht erwünscht oder die Fehler, die durch die Verwendung sphärischer Spiegel entstehen, zu groß oder es sollen größere Ablenkwinkel im Teleskop realisiert werden. In diesen Fällen kommen sphärische Spiegel nicht mehr in Frage. Die Abbildungsfehler werden zu groß und dadurch der Fokus, den man hinterher erreichen kann, zu schlecht.
Man weicht daher oft auf Parabolspiegel aus. Diese haben die Eigenschaft parallel zur Symmetrieachse des Paraboloiden einfallende Strahlen in einen Brennpunkt auf dieser Symmetrieachse perfekt zu vereinen. Da man aber schräg in den Parabolspiegel einstrahlen muss, gibt es bei handelsüblichen symmetrischen Parabolspiegeln auch hier Abbildungsfehler. Abhilfe schaffen nur sogenannte off-axis Parabolspiegel. Diese Spiegel haben eine Oberfläche, die einen Abschnitt außerhalb der Symmetrieachse des Paraboloiden enthält.
Die Abbildung ist in diesem Fall zwar nahezu perfekt, aber leider sind die Spiegel dann nicht mehr universell einsetzbar und in der Anfertigung aufwendig. Sie müssen für jede Anwendung daher neu ausgelegt und hergestellt werden.
Justage
Spiegelteleskope sind aufgrund der völlig frei formbaren Oberflächen von Spiegeln sehr flexibel, sind aber in der Justage anspruchsvoll. Gegenüber transmissiven Teleskopen ist die Verkippung der Spiegel bei Spiegelteleskopen noch wesentlich kritischer und erfordert daher eine sehr präzise Strahleinfädelung.
Fazit
Bei Spiegelteleskopen gilt sowohl für Auslegung als auch für Justage: Sorgfalt ist oberstes Gebot. II-VI unterstützt Sie gerne in jeder Phase Ihrer Planung und fertigt nach Ihren Erfordernissen Spiegel, die sowohl von den Oberflächenspezifikationen als auch von den Reflexionseigenschaften höchste Ansprüche erfüllen.
Ist die Auslegung und Justage des Systems erfolgt, zeigt sich aber auch die Stärke eines Spiegelteleskops: Selbst höchste Leistungsdichten und Leistungen vieler Kilowatt können so noch aufgeweitet werden. |
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| Ihr Ansprechpartner: |
| Martin Benzing (Tel.: +49-6151-8806-23, E-mail: mbenzing@ii-vi.de). |
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