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Wellenfrontsensoren, adaptive Optiken und Optiktester von Phasics:
Mit den SID4 Wellenfront-Sensoren von Phasics werden Laser, Linsen und komplette optische Aufbauten getestet und justiert. Die Systeme erreichen nahezu die Messgenauigkeit von Interferometern bei einem wesentlich größeren Messbereich von über 100λ. In der Standardversion beträgt die Auflösung Dabei sind die Wellenfrontsensoren von Phasics wesentlich umempfindlicher gegenüber Schwingungen. Außerdem können Sie auch stark gekrümmte Wellenfronten mit Radien bis hinunter zu 3mm mit einer Messunsicherheit von besser als 10nm erfassen. Damit können Objektive oder Aspärische Linsen mit einer numerischen Apertur bis zu 0,75 ohne Relay-Optiken vermessen werden. Ein genauer Asphären-Test mit kompletter optischer Charakterisierung (MTF, PSF, Zernike- oder Legendre-Polynome, M², Strehl-Ratio, etc.) in weniger als einer Sekunde möglich.
Die Version SID4HR erreicht mit einer lateralen Auflösung von 400x300 Stützstellen die höchste räumliche Messgenauigkeit aller kommerziell verfügbaren Wellenfrontsensoren. Damit sehen Sie auch räumlich kleine Störungen, die etwa durch Streuzentren hervorgerufen werden.
Eine weitere Anwendung ist die Justage komplexer Optiken. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Zielposition eines Strahls in Form einer Maske vorzugeben und die reale Distanz zur Ist-Position ausrechnen zu lassen. So wird auf einen Blick deutlich, wann die Justage erfolgreich ist und mit dem nächsten Schritt begonnen werden kann. Auf diese Weise vermeidet man langwieriges Herumprobieren. Des Weiteren kann die Position zu Qualitätssicherungszwecken gespeichert und später analysiert werden.
Das Programm gibt aber nicht nur an, wie gut der Strahl justiert ist, sondern auch welcher Effekt noch optimiert werden muss. Herkömmliche Strahldiagnose-Geräte bestimmen nur die Form des Fokus, nicht aber den Grund für die Abweichung. Das SID4-System zeigt dagegen eindeutig, dass beispielsweise der Tilt die Ursache für die Fehljustage ist und der Techniker kann sich gleich zu Anfang auf die Stellschrauben konzentrieren, die dafür benutzt werden. Kürzere Justage- und Einarbeitungszeiten neuer Mitarbeiter sind die Folge.
Mit der zunehmenden Verbreitung von UV-Lasern und -Optiken in der Mikroskopie und Lithografie steigt auch der Bedarf diese Systeme zu charakterisieren. Der modifizierte Hartmann-Sensor SID4 UV-HR misst Wellenfronten mit Wellenlängen zwischen 190nm bis 1050nm auf 250 x250 Messstellen. Wegen der Achromatizität des Sensors reicht für das komplette Wellenlängenintervall eine einzige Kalibrierung. Fehlmessungen durch falsch gewählte Kalibrierfiles sind damit ausgeschlossen.
Ganz neu sind die einzigen kommerziell verfügbaren Wellenfrontsensoren SID4-MWIR (Einsatzbereich 3 - 5 µm) und SID4-LWIR (Einsatzbereich 7 - 14 µm) zur schnellen und genauen Vermessung von MIR- und CO2-Laserstrahlen beziehungsweise Optiken. Auf 96x72 Messstellen wird die die Wellenfronten mit sehr genau erfasst und analysiert. Der SID4-MIR und der SID4-LWIR sind beide vollkompatibel zum OASys-System, mit dem Sie adaptive Optiken zur Strahlformung und -korrektur aufbauen können.
Das Messprinzips des modifizierten Hartmann-Tests ist achromatisch und so auch für Kurzpulslaser oder spektral breitbandige Lichtquellen geeignet. Besonders bei den hohen Anforderungen an die genaue Justage von mehrfarbigen Laser-Projektionssystemen in der Druck- und Filmindustrie beschleunigt eine korrekte Messung aller Strahlen die Justage enorm.
Der Optiktester Optiktester “Kaleo” ist ein Stand-Alone-Gerät für den Test von Optiken mit bis zu 100mm Durchmesser. Es ist schwingungsunempfindlich und misst mit einer Wiederholgenauigkeit von 1nm RMS bei numerischen Aperturen von bis zu 0,3 (Standard NA <0,1), ohne dass eine Relay-Optik nötig wäre. Für Messungen in Reflexion ist eine besondere Version Kaleo R erhältlich. Sie ist schwingunsunempfindlich und erlaubt die Messung der Linse auf dem Bearbeitungsnutzen der Schleifmaschine. So können Sie endlich auch Optiken auf dem Nutzen nachbearbeiten und den Ausschuss drastisch reduzieren.Er baut auf dem SID4 Wellenfrontsensor auf und ermittelt die Zernike- Polynome, Modulation Transfer Funktion (MTF) und die Point Spread Function (PSF) in weniger als einer Sekunde. Die Software bietet einen speziellen Produktionsmodus mit Passwort-geschützten Zugriffsrechten.
Eine zusätzlich mögliche Erweiterung des SID4 Wellenfrontsensors ist das adaptive Optiksystem OASys. Unter den renommiertesten Forschungsinstituten gilt es als “das” System zur Erhöhung der Leistungsdichte durch Strahlformung von Höchstenergielasern. Diese Strahlquellen arbeiten mit extrem kurzen Pulsen und damit breiten Spektren, die ein Hartmann-Shack-Sensor wegen seiner internen chromatischen Aberration nicht genau genug misst. Damit die optischen Komponenten die enormen Pulsenergien bewältigen, sind große Strahldurchmesser nötig, die hohe räumliche Auflösungen erfordern, um den Strahl korrekt zu erfassen. Der Wellenfrontsensor kann die Phase an bis zu 120.000 Messstellen (400*300 Stützstellen) vermessen und ist damit um mindestens eine Größenordnung besser als Standardprodukte. Das Gerät kann mit den Spiegeln, Modulatoren oder Ähnlichem aller wichtigen Hersteller kombiniert werden. Es besteht aus einem Wellenfrontsensor, der die reale Wellenfront vermisst und einer Software, die aus dem Soll- und dem Istwert die notwendige Korrektur berechnet. Über einen Spatial-Light-Modulator oder einen deformierbaren Spiegel wird dann in Echtzeit ein Regelkreis geschlossen, der zum Beispiel den Fokus eines Laserstrahls auch trotz der Brechungsindexschwankungen im Strahlengang konstant hält. So können auch thermische Effekte, die nur schwer vorhersehbar sind, (zum Beispiel „Thermal Lensing“), kompensiert werden. Aufgrund der hohen örtlichen Auflösung kann das Verfahren jetzt auch in Bild-gebenden Anwendungen der Astronomie, Mikroskopie und Ophthalmologie angewandt werden.
Firmenprofil PHASICS
PHASICS wurde 2003 auf dem Campus der renommierten Ecole Polytechnique in Palaiseau südlich von Paris gegründet und ist ein Spin-off des Labors für Anwendungen von Hochleistungslasern (LULI). Seit 2004 liefert Phasics mit großem Erfolg Wellenfrontsensoren und adaptive Optiken an Forschungsinstitute und Hochtechnologiefirmen in der ganzen Welt. Der ursprünglich zur Charakterisierung von Infrarot-Hochleistungslasern und deren Strahloptimierung entwickelte Sensor, bietet jetzt faszinierende Anwendungen in der Augenheilkunde, Mikroskopie, Bildverarbeitung und Astronomie.
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