Wellenfrontsensor nach dem Shack-Hartmann Prinzip auf Basis einer digitalen Mikrospiegel-Matrix

Von:

Karl Vielhaber

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Die Optik gilt als Schlüsseltechnologie für Hightech-Produkte. Optische Systeme finden in großer technologischer Breite Anwendung, so in der Metall- und Elektroindustrie mit Prüftechnik oder Laserbearbeitung, in der Medizintechnik mit bildgebenden Verfahren, in der Telekommunikation mit optischen Netzwerken, in der Consumer-Elektronik mit optischen Laufwerken, Mäusen, Laserdruckern und Scannern sowie in der Optikindustrie selbst. Moderne Optiken für diese Anwendungen werden durch leistungsfähigere Berechnungs- Programme und Fertigungstechnologien immer komplexer. Die Prüfung der Formhaltigkeit und der Funktion dieser Optiken stellt derzeit noch einen begrenzenden Faktor in der Produktionstechnik dar. Vorhandene Verfahren können häufig die verlangte hohe Präzision bei gleichzeitig großem Messbereich nicht bieten. In dieser Dissertation wird ein neues Verfahren zur Wellenfrontmessung auf den Grundlagen des Shack-Hartmann Prinzips untersucht, das die flexible Prüfung stark asphärischer Wellenfronten möglich macht. Dabei wird das Mikrolinsen-Array in konventionellen Shack-Hartmann Sensoren durch eine digitale Mikrospiegelmatrix (DMD) ersetzt. Mit dem DMD kann eine sehr schnelle sequenzielle Messung der einzelnen Messpunkte durchgeführt werden. Bei der sequenziellen Messung steht der gesamte Dynamikumfang eines Detektors jedem Messpunkt zur Verfügung, wodurch ein größerer Messbereich bei gleichzeitig höherer Auflösung erfasst werden kann. Im Einzelnen wird beschrieben, - wie Beugungseffekte am DMD beherrscht werden - wie stabil die Winkelpositionen der einzelnen DMD-Spiegel sind - wie die Pupillenabbildung stark aberrierter Wellenfronten ausgelegt wird - wie ein optischer Analysator zur Messung hoher Feldwinkel ausgelegt wird - wie eine Lateraleffektdiode zur schnellen Messung des Signals eingesetzt wird.