Keil- und Prismenwinkel

Die Leistung optischer Systeme wie Teleskope, Kameralinsen und Lasersysteme hängt von der Qualität der optischen Komponenten innerhalb der Systeme ab. Viele plane optische Komponenten erscheinen in der Seitenansicht komplett parallel, typischerweise besteht jedoch ein Keil zwischen den Seiten.  Bei extrem präzisen Systemen ist es wesentlich, den Grad des Keils eines Fensters zu kennen.

Berührungslose Verfahren

Es existieren mehrere berührungslose Verfahren zur Messung des Keils oder Parallelismus.  In der Optikbranche werden hierfür häufig Autokollimatoren eingesetzt.  Wenn sich Licht durch einen optischen Keil bewegt, so wird der Strahl in einem gewissen Winkel δ abgelenkt, welcher durch den Brechungsindex n sowie den mechanischen Keilwinkel des Glases α definiert ist. Die Berechnung erfolgt mittels der folgenden Formel: δ = 2(n-1) · α.

Obwohl diese Methode nützlich ist, hängen die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Ergebnisse von einem kompetenten Bediener ab.  Zudem wird ein Zielspiegel mit einer Flachheit von λ/4 oder besser benötigt, um sicherzustellen, dass die Rückdarstellung ausreichend fokussiert ist.  Zusätzlich zu sämtlichen Messfunktionen eines Interferometers ist dieses auch bei der Messung des Keils eines Fensters unter bestimmten Bedingungen nützlich.

Keilwinkel-Messeinrichtungen

Keilmessung mit Interferometrie

Das Setup zur Keilmessung einer planen Optik wird in der Abbildung gezeigt.  Die Referenzoptik (TF) und die Planmessplatte (RF) bilden einer Kavität mit der Optik im Zentrum.  Zur Verringerung von Umgebungsfehlern solle der Abstand zwischen allen Komponenten so gering wie möglich sein.

Fazit

Für optische Systeme, welche Fenster enthalten, kann die Messung des Keils Fehler reduzieren und die Effizienz erhöhen.  Autokollimatoren sind hilfreich zur Messung des Keils eines Fensters, die Ergebnisse sind jedoch deutlich weniger präzise als die eines Interferometers und werden durch Bedienerwechsel beeinflusst.  Aus diesem Grund empfiehlt ZYGO den Einsatz von Interferometrie zur Messung des Keils eines Fensters.

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