Optische Komponenten

Optische Komponenten

Die präzise Qualifizierung optischer Komponenten ist eine wichtige Quelle für Feedback für einen optischen Fertigungsprozess.  Von planen bis sphärischen oder asphärischen Formen, häufige Messungen umfassen Oberflächenformfehler, Welligkeit und Rauheit.  Je nach Art des Teils und seiner Anwendung müssen Material- und geometrische Eigenschaften wie etwa übertragene WellenfrontHomogenität, Keil, Parallelismus, Dickenvariation und Krümmungsradius möglicherweise ebenfalls sorgsam kontrolliert werden.  Optische Komponenten sind die Bausteine für optische Systeme, weshalb es kritisch ist, vor der Integration in eine Baugruppe sicherzustellen, dass jede Optik die Anforderungen erfüllt. Dank der über 50-jährigen Erfahrung als Lieferant für hochwertigste Optiken und Instrumente bieten die Laser-Interferometer und optischen 3D-Profilometer von ZYGO dem Benutzer Zuverlässigkeit bei der Messung einer großen Bandbreite optischer Komponenten.

Linsen

LinsenprüfungenLinsen bestehen aus zwei Oberflächen, welche flach (plan), sphärisch, asphärisch oder zylindrisch sein können. Diese Oberflächenformen können allesamt auf Oberflächenformfehler gemessen werden, wobei die übertragene Wellenfront einer einzelnen Linse oder eines Linsensystems ebenfalls messbar ist. Diese Messungen können im Anschluss analysiert werden, um Informationen zur Punktbild-Funktion, Modulationsübertragungsfunktion, eingeschlossenen Energie und Strehl-Zahl eines optischen Systems oder einer Linse zu erhalten.

Fenster

OptikfensterFenster bestehen aus zwei flachen, polierten Oberflächen. Die Leistung des Fensters wird vorrangig durch die Oberflächenflachheit bestimmt, die gemessen werden muss. Diese Oberflächen müssen parallel sein oder über einen bestimmten Keil zwischen sich verfügen. Parallele Teile stellen einzigartige Herausforderungen bei der Messung dar und lassen sich am besten mit den Verifire™ MST-Interferometern von ZYGO untersuchen. Bei parallelen Teilen besteht zudem die einzigartige Möglichkeit, alle Oberflächen eines Fensters simultan zu messen.

Die Homogenität des Brechungsindex ist eine weitere wichtige Kennzahl, welche zur Definition der Qualität von optischem Material verwendet wird. Homogenität wird oft durch Glaslieferanten gemessen und bezeichnet die Variation des Brechungsindex durch optisches Grundmaterial. Die Homogenität lässt sich mit jedem Interferometer von ZYGO messen, die Interferometer aus ZYGOs Verifire™ MST-Reihe können jedoch schnelle und zuverlässige Messungen der nichtlinearen und linearen Homogenität liefern.

Spiegel

PräzisionsspiegelSpiegel sind reflektierende Oberflächen, die zum Lenken von Licht eingesetzt werden. Spiegel haben den Vorteil, dass sie die gleiche Leistung ungeachtet der Wellenlänge bieten. Die Anforderungen an die Oberflächen reflektierender Komponenten sind jedoch deutlich anspruchsvoller als für ihre lichtbrechenden Gegenstücke. Diese Oberflächen können plan, sphärisch, asphärisch, zylindrisch oder frei geformt sein und lassen sich mittels Interferometern und Zubehör von ZYGO messen.

Prismen und Tripelspiegel

Tripelspiegel-RetroreflektorenÄhnlich wie Spiegel werden auch Prismen eingesetzt, um Licht zu einem gewünschten Ort zu leiten. Jede Fläche eines Prismas ist in einem sehr spezifischen Winkel zu den jeweils anderen ausgerichtet. Dies hat den Vorteil, dass jederzeit der gleiche Austrittswinkel relativ zum Eintritt erreicht wird. Es ist äußerst wichtig, diese Winkel auf ihre Genauigkeit zu messen, da sie nach der Fertigstellung nicht mehr verändert werden können.

Übliche Prismenmessungen umfassen den rechtwinkligen Prismafehler, Tripelspiegel-Abweichwinkel, Oberflächenflacheit der Prismenflächen, Strahlabweichung und Fehler der übertragenen Wellenfront.

Strahlteiler

Optischer SpiegelStrahlteiler sind einzigartig, da sie sowohl für die Übertragung als auch die Reflexion von Licht vorgesehen sind. Das macht die Spezifikationen für die übertragene Wellenfront und den Oberflächenformfehler extrem bedeutend. Einige Strahlteiler bestehen aus Teilprismen, weshalb die Messung jeder Komponente vor der Montage wichtig ist.

Flache oder plane Oberflächen

Flache Oberflächen werden bei fast allen optischen Systemen eingesetzt und es ist von kritischer Bedeutung, sicherzustellen, dass sie die Spezifikationen einhalten. Diese Oberflächen lassen sich einfach mittels Interferometrie messen und die Ergebnisse sind extrem wiederholbar und zuverlässig. Bei Einsatz einer ZYGO Ultraflat sowie unter Einhaltung der bewährten Verfahren können plane Oberflächen mit einer Unsicherheit von lediglich λ/100 gemessen werden. Strahlaufweitungen mit großer Apertur lassen sich sämtlichen Interferometer-Systemen von ZYGO hinzufügen, um flache Teile mit einem Durchmesser von bis zu 32” messen zu können.

Sphärische Oberflächen

Sphärische OptikenFür Linsen und Spiegel eingesetzte sphärische Oberflächen werden durch ihren Krümmungsradius definiert. Zusammen mit dem Oberflächenformfehler bestimmen diese beiden Größen die Leistungsfähigkeit der Linse oder des Spiegels und es ist von wesentlicher Bedeutung, beide zu überprüfen, um die Leistung einer optischen Komponente sicherzustellen. Sphärische Oberflächenformen werden mittels eines Messobjektivs geprüft, um eine ideale Referenz-Wellenfront zu erzeugen. Das gleiche Messobjektiv wird mit der Hardware zur Radiusskalierung eingesetzt, um den Krümmungsradius zu messen.

Zylindrische Oberflächen

Zylindrische Optiken stellen ein größeres Problem bei der optischen Prüfung dar als flache oder sphärische Optiken. Die Prüfung zylindrischer Optiken mittels eines herkömmlichen Interferometers erfordert die Erzeugung einer zylindrischen Wellenfront, welche der Oberflächenkrümmung entspricht. Da zylindrische Optiken von Natur aus schwerer zu fertigen sind, ist die Herstellung geeigneter interferometrischer Referenzen, mittels derer zylindrische Oberflächen gefertigt werden können, ebenfalls schwierig.

Die herkömmliche Interferometrie kann nützliche Informationen zur Oberfläche einer zylindrischen Optik liefern, zum Erhalt einer kompletten Beschreibung der Oberfläche kann jedoch ein computergeneriertes Hologramm (CGH) verwendet werden. Ein CGH ist in der Lage, eine zylindrische Wellenfront zu erzeugen, die der Krümmung der Testoberfläche entspricht. Ähnlich wie bei der Prüfung einer Sphäre mit einem Messobjektiv ermöglicht ein einziges zylindrisches CGH die Prüfung einer großen Bandbreite von Zylinderoptiken.

Asphärische und Freiform-Oberflächen

FreiformoptikenObwohl einige konische Formen, wie etwa parabolische und hyperbolische Spiegel in Teleskopsystemen, bereits seit langem eingesetzt werden, sind allgemeinere Asphären schwieriger zu fertigen und zu prüfen.  Fortschritte in beiden Bereichen erlauben Optik-Designern den zuverlässigen Einsatz asphärischer Oberflächen zur Verbesserung der optischen Leistung sowie zur Verringerung von Größe und Gewicht optischer Systeme. Asphärische Oberflächen können mit dem VeriFire Asphere-System oder computergenerierten Hologrammen (CGH) gemessen werden. Der Wellenfrontfehler optischer Elemente oder Systeme, die asphärische Oberflächen nutzen, kann zudem direkt gemessen werden, ohne dass hierzu die asphärische Oberfläche gemessen werden muss.

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