 | Newsletter – Nr 9
Strahlaufweitung macht den Fokus klein - Teil 2
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Fortsetzung aus Ausgabe 8:
Aufweitung mit einem transmissiven Teleskop
Die meisten Laserteleskope, die verwendet werden, sind transmissiv. Das heißt sie basieren (meist auf zwei) Linsen. Man unterscheidet meist zwei Typen dieser Teleskope.
Der gängigste Typ verfügt über eine Streulinse und eine Sammellinse (auch Galileisches Teleskop genannt). Die Streulinse sorgt dabei für ein zusätzliches Auseinanderlaufen der Strahlen des Lasers (zusätzliche Divergenz). Sie ist daher die erste Linse im Teleskop. Die zweite Linse gleicht diese Divergenz über Ihre Fokussierwirkung dann so aus, dass der Strahl parallelisiert wird. Will man mit diesem Typ eine gegebene Vergrößerung erreichen, muss nur dafür gesorgt werden, dass das Verhältnis der Brennweiten der Linsen dem gewünschten Aufweitungsfaktor entspricht. |
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Ein Beispiel: Ein Rohstrahl soll von 16 mm auf 24 mm auf geweitet werden. Der Faktor ist also 1,5. Daher müssen die Linsen ein eben solches Verhältnis der Brennweiten haben. Beispielsweise für die Eingangslinse -38,1 mm (-1.5“) und für die Ausgangslinse 57,15 mm (2,25“). Natürlich wären auch ganz andere Brennweiten wählbar. So erfüllt auch eine Eingangslinse der Brennweite -50,8 mm (-2“), kombiniert mit einer Ausgangslinse der Brennweite 76,2 mm (3“) die Bedingung, dass die Brennweiten das Verhältnis 1:1,5 einhalten müssen.
Welche Brennweiten man genau wählt, hängt von der Anwendung, von den Platzverhältnissen und von den akzeptablen Abbildungsfehlern ab. Dazu weiter unten mehr. |
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Selbstverständlich muss der Abstand zwischen Eingangs- und Ausgangslinse stimmen, damit die Vergrößerung funktioniert. Da nach dem Durchgang durch das Teleskop meist ein paralleler Strahl gewünscht wird, damit an der Fokussierlinse nicht unterschiedliche Strahldurchmesser je nach Abstand zwischen Teleskop und Fokussierlinse auftreten, muss der Abstand ungefähr der Addition der Brennweiten bei der Linsen entsprechen.
Da die Eingangslinse eine negative Brennweite hat, ist dies in unserem oberen Beispiel -38,1 mm + 57,15 mm =1 9,05 mm (entspricht 0,75“) bzw. 24,5 mm (1“). Die Baugröße dieser Teleskope ist daher sehr gering.
Dass hier nicht der genaue Abstand der Linsen für das Teleskop angegeben werden kann liegt zum einen an der Dicke der Linsen, die hier für Unterschiede sorgt. Zum anderen an der Divergenz des Lasers, die über das Teleskop ausgeglichen werden muss, aber für jeden Laser individuell ist. Daher bestehen Teleskope meist nicht aus fest zusammengefügten Linsen, sondern das Teleskop kann in der Baulänge leicht variiert werden.
Problematisch können Abbildungsfehler sein, die durch die nicht perfekte Abbildung sphärischer Linsen verursacht werden. Je kleiner man die Brennweiten wählt desto größer werden diese Abbildungsfehler. Als Gegenmaßnahme ist es dann erforderlich auf teurere Meniskuslinsen auszuweichen oder sogar asphärische Linsen zu verwenden. Allerdings ist besonders der Einsatz letzterer meist viel zu teuer. Daher sollte man versuchen die Baulänge des Teleskops und daher die Brennweiten der Linsen möglichst groß zu wählen, um Abbildungsfehler klein zu halten.
Auch das Aufweitungsverhältnis ist bei der Planung eines Teleskopes wichtig. Je stärker der Strahl aufgeweitet werden soll, desto kürzer ist die Brennweite der Eingangslinse im Verhältnis zur Ausgangslinse und desto größer sind die möglichen Abbildungsfehler. Daher sollte auch in diesem Fall eine entsprechend längere Bauform gewählt oder aber auf andere Linsen umgestiegen werden, wenn die Abbildungsqualität kritisch ist.
Natürlich muss man sich bei Einsatz eines Teleskops auch über die Laserleistung und seine Leistungsdichte Gedanken machen, denn je nach Laser müssen die Teleskope unterschiedlich aufgebaut werden. So kann die Halterung der Linsen, das Linsenmaterial oder die Linsendicke variiert werden, um ein optimales Preis-Leistungsverhältnis zu erreichen.
Es kann aber auch vorkommen, dass transmissive Teleskope gar nicht in Frage kommen. Für diesen Fall zeigen wir im nächsten „Auf den Punkt gebracht“ die Aufweitung über reflexive Teleskope.
Eine große Auswahl an Teleskopen und die dazugehörige Beratung erhalten Sie selbstverständlich bei II-VI. Rufen Sie einfach an. |
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