 | Newsletter – Nr 9
Neueste IR-Optiken – Teil 2
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Fortsetzung aus Ausgabe 8:
Neu ist ebenfalls, dass auch Off-Axis Parabolspiegel mit sehr langen Radien hergestellt werden können. Solche Elemente werden üblicherweise mit der Entfernung des gewünschten Radius vom Drehmittelpunkt montiert und bearbeitet. Da aber die Durchmesser solcher Anlagen üblicherweise bei maximal 600–700 mm liegen, waren in der Vergangenheit die Radien auf kleiner 300 mm begrenzt. Werden die Spiegel aber auf der Drehachse montiert und bearbeitet, lassen sich unbegrenzt große Radien herstellen. Ein weiterer Vorteil bei Produktion auf der Drehachse sind wesentliche geringere Vibrationen und damit einhergehend bessere Oberflächenqualitäten. |
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Ein weiterer Vorteil von SPDT bei der Herstellung von Parabolspiegeln oder anderen Spiegelarten ist die Möglichkeit der weiteren Variation der Spiegeloberfläche. So ist es zum Beispiel möglich, durch das Hinzufügen eines konischen Terms auf eine Off-Axis-Paraboloberfläche, einen Ringfokus (siehe Abb. 2) zu erzeugen. Eine solche Geometrie wurde bereits von uns produziert und bei geringer Leistung getestet.
Weitere Neuigkeiten:
Bikonische oder torroidische Spiegel sind ebenfalls mit SPDT-Technologie herstellbar.
Diese Optiken haben verschiedene Krümmungsradien entlang der orthogonalen Achsen. Anstelle solcher Optiken wurden in der Vergangenheit eine oder mehrere zylindrische Linsen verwendet um Laserstrahlen zu formen und aufzuweiten. Mittlerweile ist es möglich, solche bikonischen Oberflächen (Spiegel und Linsen) direkt in Materialien wie Kupfer, Aluminium, Germanium, ZnSe und ZnS einzubringen. Eine der Anwendungen für diese Art von Optiken ist die Produktion eines Linienfokus. Damit können in einem anamorphen Strahlaufweiter zwei Linsen durch eine einzige ersetzt werden. Für Hochleistungslaseranwender, die ihre 45°-Strahlführungskomponenten optisch aufwerten wollen, bietet eine solche bikonische Oberfläche die perfekte Lösung. Im Prinzip könnten solche Spiegel herkömmliche Teleskop-Spiegel ersetzen. SPDT bearbeitete bikonische Spiegel garantieren, dass die beiden Krümmungsradien perfekt senkrecht zueinander orientiert sind. |
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Diese können daher sehr einfach im optischen Strahlengang justiert werden.
Diamantbearbeitete optische Arrays sind ebenfalls neu für IR-Optiken. Jetzt ist es möglich, Arrays aus Linsen auf Substrate mit bis zu 300 nm Durchmesser zu produzieren. Jedes Einzelelement eines solchen Arrays hat wiederum konventionelle Oberflächen (Sphärisch, bikonisch, parabolisch, usw.).
Mit gewissen Grenzen lassen sich sogar verschiedene Radien auf eine Oberfläche integrieren. Technisch gesehen, können die Einzelelemente mit bis zu 70 µm Tiefe produziert werden. Es ist ebenso möglich, Hybrid-Arrays bestehend aus Linsen und Spiegeln herzustellen. Natürlich können nur transparente Materialien verwendet werden und es sind zwei verschiedene Beschichtungsvorgänge erforderlich: Im ersten werden die Spiegelelemente geschützt und die Linsenelemente mit einer Antireflexbeschichtung versehen. Im zweiten Schritt werden die Linsenelemente abgedeckt und die Spiegelelemente mit einer hochreflektierenden Beschichtung bedampft.
Hier noch ein weiteres Beispiel einer mit dieser Technologie herstellbaren Freiformoptik: eine spiralförmige Stufenoberfläche. Spiral- oder auch Vortexlinsen gibt es schon länger. Sie kommen als diffraktive optische Elemente im Sichtbaren oder im nahen IR vor. Diffraktive Elemente sind allerdings teuer in der Herstellung. Mit SPDT können solche Spiralformen einfach und schnell aus Spiegeln oder IR-transparenten Materialen hergestellt werden. Die Methode benötigt keine spezielle Entwicklung oder besonderes Werkzeug sondern nur eine Änderung des Programms in der Steuerung der Diamantbearbeitungsmaschine.
Eine Vortexlinse (siehe Abbildung 3) hat die einzigartige Eigenschaft einen spiralfömigen Phasenverlauf im Fokus zu erzeugen, d.h. es existiert ein Nullfeld in der Mitte des Fokus und damit ein Ringmode. Die bereits oben erwähnte Parabol ober fläche mit konischem Term erzeugt größere (>1 mm im Durchmesser) fokussierte Ringe. Die Vortexlinse macht das Gleiche im Kleinen, wo kleinste Ringdurchmesser (<1 mm) benötigt werden.
Mit all diesen Neuentwicklungen sind Ihrer Fantasie keine Grenzen mehr gesetzt. Denken Sie daran, uns auch nach dem nahezu Unmöglichen zu fragen – vielleicht ergibt sich die Antwort auf seit Langem unbeantwortete Optikfragen! |
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