Mit INGENERIC Mikrolinsen-Arrays auf der Suche nach neuen Planeten in unserer Galaxie
6. Januar 2017. Die Universität von Chicago entwickelt für einen fasergekoppelten, hochpräzisen Spektrographen einen auf Mikrolinsen-Arrays basierenden Pupil Slicer und Double Scrambler. Dieser Spektrograph soll dazu dienen, neue Planeten unter dem nahegelegenen Sternensystem zu erfassen.
Bild 1: Zemax Bildsimulation (oben) und tatsächlich gemessener Output (unten) des Pupil Slicer.
Um das gewünschte Auflösungsvermögen des Instruments zu erzielen, haben die Wissenschaftler an der Universität von Chicago entschieden, einen Pupil Slicer zu verwenden. Dieser Ansatz ist im Hinblick auf die mechanische Stabilität im Vergleich zu der konventionelleren Bildanalysetechnologie weniger kritisch, erfordert jedoch hochmoderne Mikrooptiken. Zur Erfüllung der Auflösungs- und Durchlaufspezifikationen des Instruments wurde ein dreifach-Pupil Slicer gewählt, der drei separate Bildausschnitte auf der Teleskoppupille auf einer einzigen Brennebene produziert (siehe Bild 1).
Bild 2: Skizze der beiden MLAs, die miteinander verbunden sind, um ein einzelnes optisches Element zu bilden.
Mikrolinsen-Arrays bilden die Basis für diesen Pupil Slicer. Dabei können diverse Arten von Mikrolinsen genutzt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen: Mit einem zylindrischen Linsen-Array wurde die Hauptfunktion in einer konzeptionellen Designstudie demonstriert. Um eine bessere Leistung und weniger Verluste zu erhalten, wurde ein angepasstes doppelseitiges Mikrolinsen-Array benötigt (siehe Bild 2). Die Basis jedoch bildet eine 5 × 1 Linsenanordnung mit einer rechteckigen Apertur (0,3 × 0,09 mm²) der einzelnen Linsen. Die Eintrittsfläche hat eine sphärische (siehe Bild 3) und die Austrittsfläche eine asphärische Form (siehe Bild 4), um Aberrationen zu kompensieren und den SAG der Linsen zu reduzieren. Eine weitere Anforderung war zudem ein hoher Füllfaktor.
Bild 4: Mikroskopbild des rückseitigen MLA in diffuser Beleuchtung. Dieses MLA hat asphärische Linsen mit kurzen Krümmungsradien.
Bild 3: Mikroskopbild des vorderen MLA bei diffuser Beleuchtung mit einfallendem Lichtstrahls als Kreis.
Die von INGENERIC verwendete Technologie schafft es, diese für die kundenspezifischen Mikrolinsen-Arrays erforderlichen Spezifikationen zu erfüllen. Ein Füllfaktor von über 98% in Verbindung mit einer Formgenauigkeit im Bereich von 50nm ermöglicht außerdem einen hohen Gesamtwirkungsgrad des Systems.
Die Mikrolinsen-Arrays von INGENERIC bieten generell diverse Vorteile wie beispielsweise hohe numerische Aperturen, höchste Transmission, einen hohen Füllfaktor durch minimierte Übergangszonen sowie minimale Aberrationen aufgrund hoher Formgenauigkeit. Auch doppelseitige Linsenanordnungen sind realisierbar und überzeugen mit einer hohen Mittendickengenauigkeit und einer präzisen Ausrichtung der beiden Seiten zueinander. Dank der überragenden Produktionstechnologie ist INGENERIC in der Lage, eine Vielzahl von Kundenanforderungen zu bedienen.
Detaillierte Information zu den Mikrolinsen-Arrays und kundenspezifischen Lösungen finden Sie hier.
Lesen Sie hier den kompletten Projekt-Report der Universität von Chicago (auf Englisch).
