Verfahren und Vorrichtung zur Minimierung der Wellenfrontaberration bei polychromatischen optischen Abbildungen

 

Preiswerte, beugungsbegrenzte und mechanisch wie thermisch außerordentlich stabile apochromatische Systeme für breitbandige optische Signale. Verzicht auf Filter bei gleichzeitiger Verbesserung der Signalstatistik. Nur noch eine Optik für alle Wellenlängen im Spektralbereich erforderlich. Einsatz in thermisch und strahlend belasteten Gebieten. Je nach Einsatzgebiet wahlweiser Einsatz von kron- oder flintartigen Gläsern.

Definitionshelligkeit

PETRA III Strahlführung

 

Problemstellung

In technisch optischen Anwendungen dominieren immer noch achromatische Abbildungsoptiken mit ihren großen chromatischen Bildfehlern. Der chromatische Fehler macht Achromaten für alle breitbandigen optischen Anwendungen unbrauchbar. Immer höhere Anforderungen an die polychromatische Auflösung, den gewünschten Spektralbereich und dessen nutzbare Bandbreite schließen daher die Verwendung von Achromaten aus. Darüber hinaus zeigen Luftspaltachromate nach Fraunhofer, vor allem bei großen Öffnungen, eine zu geringe Robustheit gegenüber unvermeidlichen mechanischen Einflüssen.

Innovation

Um die genannten Anforderungen zu erfüllen, war es nötig, neuartige Objektive zu entwickeln. Hierbei zeigte sich, dass durch ein neuartiges Entwurfsverfahren Systeme realisiert werden können, die nicht nur farbfehlerfreie (apochromatische) Abbildungseigenschaften aufweisen und die die gewünschte thermische und mechanische Robustheit besitzen, sondern die auch noch die Anforderungen an die Fertigungstechnik und die Qualitätssicherung reduzieren und somit zu einer sehr viel günstigeren Fertigungstechnologie führen.

Anwendungsgebiete

Beugungsbegrenzte, abbildende Optik mit großen Öffnungen (ab 50 mm bis 200 mm) und hoher Lichtstärke (ab k‘=4) für optische Relays, Messobjektive, Kameraobjektive, Kollimatoren etc. pp. mit großem, nutzbaren Spektralbereich, z.B.:

  • Sichtbar, VIS, 400 – 700 nm
  • Nahes Infrarot, NIR, 750 – 1000 nm
  • Nahes Ultraviolett, NUV, 250 – 350 nm

Praxis

Erste Tests und erfolgreiche Erprobungen fanden durch astronomische Anwendungen (VIS) mit einem System von Öffnung-Brennweite = 100-1000 mm seit 2005, durch Synchrotronlicht (VIS) von PETRA III für die optische Strahlführung (100-700, 150-2250) zur Bunchlängenmessung seit 2008 sowie mit Übergangsstrahlung (NIR) an einem 50-540 mm Objektiv in einem ODR Aufbau für FLASH im Jahr 2011 statt.