DE102010060907B4 - Optischer Spiegel - Google Patents

Optischer Spiegel Download PDF

Info

Publication number
DE102010060907B4
DE102010060907B4 DE102010060907.2A DE102010060907A DE102010060907B4 DE 102010060907 B4 DE102010060907 B4 DE 102010060907B4 DE 102010060907 A DE102010060907 A DE 102010060907A DE 102010060907 B4 DE102010060907 B4 DE 102010060907B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mirror
optical
optical mirror
heat
reflective surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102010060907.2A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102010060907A1 (de
Inventor
Masami Kume
Hajime Takeya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE102010060907A1 publication Critical patent/DE102010060907A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102010060907B4 publication Critical patent/DE102010060907B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/183Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors specially adapted for very large mirrors, e.g. for astronomy, or solar concentrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Optischer Spiegel, der Folgendes aufweist: – einen Spiegelkörper (2) mit einer reflektierenden Oberfläche (3); – eine Waffelstruktur (5), die mit einer Oberfläche gegenüber von der reflektierenden Oberfläche (3) des Spiegelkörpers (2) verbunden ist, wobei die Waffelstruktur (5) Trennwände (4) aufweist und mindestens eine der Trennwände (4) einen Wärmeerzeugungsbereich (8) beinhaltet; und – eine Stromversorgungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, dem Wärmeerzeugungsbereich (8) Strom zuzuführen, – wobei die Trennwände (4) und der Spiegelkörper (2) aus dem gleichen Material hergestellt sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Spiegel für ein Großteleskop, das im Weltraum oder über der Erde verwendet wird.
  • Ein Erdbeobachtungssatellit oder ein Weltraumbeobachtungssatellit, der auf einer Umlaufbahn eines Satelliten verwendet wird, unterliegt hinsichtlich der Zuführung und Abgabe von Wärme raschen und starken Veränderungen, die aus umgebungsmäßigen Änderungen bei Tag und Nacht aufgrund von Sonneneinstrahlung und Erdschatten unter Vakuumbedingungen resultieren.
  • Ein an dem Satellit angebrachter optischer Spiegel ist damit ebenfalls den Veränderungen bei der Zuführung und Abgabe von Wärme ausgesetzt. Wenn der optische Spiegel aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, der nicht Null beträgt, wird der optische Spiegel aufgrund der Änderungen bei der Zuführung und Abgabe von Wärme thermischen Belastungen ausgesetzt.
  • In diesem Fall wird nicht der gesamte optische Spiegel den Änderungen bei der Zuführung und Abgabe von Wärme ausgesetzt, sondern es gibt eine Verteilung bei den Änderungen dieser Zuführung und Abgabe von Wärme, und somit entsteht an dem optischen Spiegel zwangsläufig eine Temperaturverteilung (Temperaturgradient). Infolgedessen wird der optische Spiegel nicht gleichmäßig verformt, sondern es wird eine lokale thermische Belastung entsprechend der Temperaturverteilung verursacht. Die reflektierende Oberfläche des optischen Spiegels wird daher aufgrund der thermischen Belastungen verformt, so dass sich Beeinträchtigungen bei den optischen Eigenschaften, wie z. B. Unschärfen oder Verzeichnungen eines aufgenommenen Bildes, ergeben.
  • In Anbetracht des vorstehend geschilderten Problems ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem zwischen einem Spiegel und einer optischen Halterung, die den Spiegel über ein Abstützelement hält, ein wärmeleitendes Element unter Verwendung eines Klebstoffs mit hoher Wärmeleitfähigkeit angebracht ist, und von einer Spiegeloberfläche des Spiegels erzeugte Wärme durch das wärmeleitende Element direkt zu der optischen Halterung geleitet wird, um dadurch eine Temperaturverteilung des Spiegels zu vermindern (siehe z. B. JP 2004-13010 A (Seite 3 und 1)).
  • Es ist ein weiteres Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine Temperaturverteilungs-Erfassungseinrichtung zum Detektieren einer Oberflächentemperaturverteilung an einer Oberfläche eines Spiegels und eine Temperatursteuereinrichtung, die eine mit einem heißen Draht arbeitende Heizeinrichtung und ein Gebläse zum partiellen Erwärmen und Kühlen einer Rückseite des Spiegels beinhaltet, vorgesehen sind und die Temperatursteuereinrichtung auf der Basis der detektierten Oberflächentemperaturverteilung betätigt wird, um dadurch die Oberflächentemperaturverteilung des Spiegels einzustellen (siehe z. B. JP 10-284390 A (Seite 3 und 3)).
  • Bei dem vorstehend genannten Verfahren, bei dem das wärmeleitende Element zwischen dem Spiegel und der optischen Halterung angeordnet ist und die an einer Spiegeloberfläche erzeugte Wärme durch das wärmeleitende Element direkt zu der optischen Halterung geleitet wird, um dadurch eine Temperaturverteilung des Spiegels zu vermindern, ist jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient des den Spiegel bildenden Elements verschieden von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Klebstoffs mit hoher Wärmeleitfähigkeit oder des wärmeleitenden Elements.
  • Somit werden unweigerlich thermische Belastungen in einem Bereich erzeugt, mit dem das wärmeleitende Element verbunden ist, so dass eine lokale Verformung des Spiegels in dem entsprechenden Bereich nicht verhindert werden kann.
  • Ferner ist bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren, bei dem die mit einem heißen Draht arbeitende Heizeinrichtung und das Gebläse auf der Basis der Oberflächentemperaturverteilung des Spiegels betrieben werden, um dadurch die Oberflächentemperaturverteilung des Spiegels einzustellen, der Wärmeausdehnungskoeffizient des den Spiegel bildenden Elements verschieden von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Heizeinrichtung mit dem heißen Draht.
  • Daher können thermische Belastungen in einem Bereich, in dem die mit einem heißen Draht arbeitende Heizeinrichtung haftend angebracht ist, nicht verhindert werden, so dass somit auch eine lokale Verformung des Spiegels in dem entsprechenden Bereich nicht verhindert werden kann.
  • Aus der US 5 920 289 A ist ein Reflektor für Radiowellen und/oder Mikrowellen bekannt, der Folgendes aufweist: einen Spiegelkörper mit einer reflektierenden Oberfläche, eine Waffelstruktur, die mit einer Oberfläche gegenüber von der reflektierenden Oberfläche des Spiegelkörpers verbunden ist, wobei die Waffelstruktur Trennwände aufweist und der Spiegelkörper einen Wärmeerzeugungsbereich beinhaltet. Ferner ist eine Stromversorgungseinrichtung vorgesehen, um dem Wärmeerzeugungsbereich Strom zuzuführen, wobei die Trennwände und der Spiegelkörper aus dem gleichen Material hergestellt sind. Der Spiegelkörper ist dabei als Schichtenkörper mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Schichten ausgebildet, die unter der reflektierenden Oberfläche ausgebildet sind. Dabei ist zwischen einem Paar von Glasfasergeweben ein Heizdraht eingearbeitet, der zickzackförmig in dieser Verbundstruktur parallel zu der reflektierenden Oberfläche verläuft und an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossen ist. Damit treten ähnliche Probleme auf, wie sie vorstehend erläutert sind.
  • Aus der JP 2004-301 969 A ist ein optischer Spiegel bekannt, der Folgendes aufweist: einen Spiegelkörper mit einer reflektierenden Oberfläche, eine Struktur, die mit einer Oberfläche gegenüber von der reflektierenden Oberfläche des Spiegelkörpers verbunden ist, wobei die Struktur Wände aufweist und die Wände einen Wärmeerzeugungsbereich besitzen. Ferner ist eine Stromversorgungseinrichtung vorgesehen, die dem Wärmeerzeugungsbereich Strom zuführt, wobei die Trennwände und der Spiegelkörper aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Bei diesem herkömmlichen optischen Spiegel ist der Spiegelkörper mit seiner reflektierenden Oberfläche auf einer Struktur angeordnet, die mit einer Vielzahl von senkrecht dazu verlaufenden Säulen abgestützt ist, die aus einem hitzebeständigen Polymer bestehen und an eine Schaltungsmatrix angeschlossen sind, die einen Wärmeerzeugungsbereich bilden und an die Stromversorgungseinrichtung angeschlossen sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, lokale thermische Belastung bei einem solchen Spiegel zu vermeiden und dadurch Beeinträchtigungen bei den optischen Eigenschaften, wie z. B. Unschärfen und Verzeichnungen, eines aufgenommenen Bildes zu verhindern.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem optischen Spiegel, wie er im Anspruch 1 angegeben ist.
  • Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung einen optischen Spiegel, der Folgendes aufweist: einen Spiegelkörper mit einer reflektierenden Oberfläche, eine Waffelstruktur, die mit einer Oberfläche gegenüber von der reflektierenden Oberfläche des Spiegelkörpers verbunden ist, wobei die Waffelstruktur Trennwände aufweist und mindestens eine der Trennwände einen Wärmeerzeugungsbereich beinhaltet, und eine Stromversorgungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, dem Wärmeerzeugungsbereich Strom zuzuführen, wobei die Trennwände und der Spiegelkörper aus dem gleichen Material hergestellt sind.
  • Die Waffelstruktur, die aus dem gleichen Material wie der Spiegelkörper hergestellt ist, sorgt somit für die Beibehaltung der Form des Spiegelkörpers, und die mindestens eine Trennwand der Waffelstruktur beinhaltet einen Wärmeerzeugungsbereich. Dadurch können lokale thermische Belastungen des Spiegels unterdrückt werden, so dass wiederum eine Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften, wie z. B. Unschärfen oder Verzeichnungen eines aufgenommenen Bildes, verhindert werden.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines optischen Spiegels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung des optischen Spiegels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Wärmeerzeugungsbereichs des optischen Spiegels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Messen von Kenngrößen bei einem optischen Spiegel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Die Materialien, die zum Herstellen eines erfindungsgemäßen optischen Spiegels verwendet werden, erfüllen vorzugsweise folgende Bedingungen:
    • (1) Die spezifische Festigkeit, die spezifische Steifigkeit und die Bruchzähigkeit sind hoch.
    • (2) Leitfähigkeitseigenschaft als Widerstands-Heizelement.
    • (3) Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und hohe Wärmeleitfähigkeit.
    • (4) Einfacher Herstellungsvorgang und hohe Formproduktivität.
    • (5) Herstellbar mit allgemeiner Ausrüstung und guter Bearbeitbarkeit.
    • (6) Alle Formen der Elemente können mit einem einzigen Material hergestellt werden, und die Elemente können vereinigt (kombiniert) werden.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird zum Herstellen eines optischen Spiegels mit Carbonfasern verstärktes Siliziumcarbid-Verbundmaterial (das im folgenden als C/SiC abgekürzt wird) ausgewählt, das die vorstehend genannten Anforderungen erfüllt.
  • 1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines optischen Spiegels 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Ein Spiegelkörper 2 besitzt eine konkave Spiegelformgebung mit einem Außendurchmesser von ca. 500 mm, einem Innendurchmesser von ca. 130 mm und einer Dicke von ca. 50 mm sowie eine Brennweite von ca. 1572,5 mm. Der Spiegelkörper 2 ist durch spanende Bearbeitung bzw. Schneiden eines Vollmaterials aus C/SiC in eine vorbestimmte Form gebracht. Eine reflektierende Oberfläche 3 des Spiegelkörpers 2 ist mit einer dünnen Aluminiumschicht ausgebildet. Die dünne Aluminiumschicht wird z. B. durch Sputtern oder Aufdampfen gebildet.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des optischen Spiegels 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, betrachtet von einer Oberfläche gegenüber von einer Seite, auf der die reflektierende Oberfläche gebildet ist. Wie in 2 dargestellt, ist eine Rückseite des optischen Spiegels 1 durch spanende Bearbeitung mit Trennwänden 4 ausgebildet.
  • Die Trennwände 4 besitzen eine Dicke von ca. 4 mm, sind unter Bildung von gleichschenkeligen Dreiecken mit einer Seitenlänge von ca. 75 mm angeordnet und bilden eine Waffelstruktur 5. Wie in 1 gezeigt, ist die Waffelstruktur 5 durch Abstützelemente 6 an einer optischen Fassung bzw. Halterung 7 befestigt.
  • 3 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung der Trennwand 4 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Trennwand 4 beinhaltet einen Wärmeerzeugungsbereich 8 mit einer Querschnittsfläche, die kleiner ist als eine Querschnittsfläche der übrigen Bereiche derselben Trennwand 4. Der Wärmeerzeugungsbereich ist durch Einarbeiten einer Schlitzform in die Trennwand 4 gebildet.
  • Die Querschnittsfläche des Wärmeerzeugungsbereichs 8 ist kleiner ausgebildet als die Querschnittsfläche der übrigen Bereiche der Trennwand 4, um dadurch den elektrischen Widerstand des Wärmeerzeugungsbereichs zu erhöhen. Eine Stromversorgungseinrichtung (nicht gezeigt) ist zwischen einem vorderen Endbereich 8a des Schlitzbereichs und einem Basisbereich 8b des Schlitzbereichs angeschlossen. Durch Zuführen von Strom von der Stromversorgungseinrichtung ist es möglich, Wärme mit dem Wärmeerzeugungsbereich 8 zu erzeugen.
  • Bei dem optischen Spiegel mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration sind die reflektierende Oberfläche des Spiegelkörpers und die auf der Rückseite des Spiegelkörpers gebildete Waffelstruktur aus C/SiC hergestellt. Ferner sind auch die an den Trennwänden der Waffelstruktur ausgebildeten Wärmeerzeugungsbereiche aus C/SiC hergestellt. Wenn der optische Spiegel auf der Umlaufbahn eines Satelliten verwendet wird, befindet sich der optische Spiegel stets in einem Zustand der Wärmeabgabe, mit Ausnahme einer Wärmezufuhr durch die Einstrahlung von Sonnenlicht.
  • Wenn Sonnenlicht auf die reflektierende Oberfläche des optischen Spiegels einstrahlt, so strahlt das Sonnenlicht nicht gleichmäßig auf die gesamte reflektierende Oberfläche ein, sondern die Sonneneinstrahlung erfolgt typischerweise ungleichmäßig. Zwar ist zu diesem Zeitpunkt die Wärmezuführung an der reflektierenden Oberfläche des optischen Spiegels nicht gleichmäßig, jedoch werden die Wärmeerzeugungsbereiche, die Stellen der reflektierenden Oberfläche mit einem geringeren Wärmeeingang entsprechen, zum Erzeugen von Wärme veranlasst. Dadurch ist es möglich, die Temperatur des optischen Spiegels insgesamt mit einer Temperatur in demjenigen Bereich in Übereinstimmung zu bringen, an dem am meisten Wärme von der Sonne eingeht.
  • Da ferner die Abstützelemente die reflektierende Oberfläche des Spiegelkörpers nicht direkt abstützen, sondern diese über die Waffelstruktur abstützen, und da die reflektierende Oberfläche des Spiegelkörpers und die an der Rückseite von diesem gebildete Waffelstruktur beide aus C/SiC gebildet sind, lassen sich die lokalen thermischen Belastungen des optischen Spiegels vermindern.
  • Bei dem optischen Spiegel gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann dadurch, dass die reflektierende Oberfläche des Spiegelkörpers, die auf der Rückseite von diesem gebildete Waffelstruktur sowie die an den Trennwänden der Waffelstruktur gebildeten Wärmeerzeugungsbereiche aus C/SiC gebildet sind, sowie dadurch, dass die Wärmeerzeugungsbereiche, die Positionen der reflektierenden Oberfläche mit einer geringeren Wärmezuführung entsprechen, zum Erzeugen von Wärme veranlasst werden, die Temperatur des optischen Spiegels insgesamt mit der Temperatur in demjenigen Bereich in Übereinstimmung gebracht werden, in dem die Wärmezuführung von der Sonne am stärksten ist.
  • Somit kann eine lokale thermische Belastung des Spiegels vermieden werden, so dass solche Beeinträchtigungen der optischen Eigenschaften, wie z. B. Unscharfen oder Verzeichnungen eines aufgenommenen Bildes, verhindert werden.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Waffelstruktur durch das Anordnen der Trennwände mit der Ausbildung einer regelmäßigen oder gleichseitigen Dreiecksform vorgesehen. Jedoch kann die Waffelstruktur auch durch Anordnen von Trennwänden in Form von Vierecken oder Sechsecken gebildet werden. Wie ferner in 2 gezeigt ist, besitzen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel alle Trennwände jeweils einen Wärmeerzeugungsbereich. In Abhängigkeit von der Beabstandung der Trennwände oder einem zulässigen Ausmaß einer Wärmeverteilung kann jedoch auch eine Trennwand ohne einen Wärmerzeugungsbereich vorgesehen sein.
  • Weiterhin ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Wärmeerzeugungsbereich dadurch gebildet, dass eine Schlitzform in die Trennwand eingearbeitet ist. Jedoch muss der Wärmeerzeugungsbereich nicht unbedingt aus dem gleichen Material wie die Trennwand gebildet sein. Beispielsweise kann der Wärmeerzeugungsbereich aus einem Material gebildet sein, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient ähnlich dem des Materials ist, aus dem die Trennwand gebildet ist, oder er kann aus einem weichen Material mit geringer Steifigkeit gebildet sein.
  • Weiterhin ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel C/SiC als das Material ausgewählt, das die Anforderungen für die Herstellung des optischen Spiegels erfüllt. Jedoch kann auch ein solches Material, wie etwa Beryllium, verwendet werden.
  • Obwohl die Waffelstruktur an der optischen Halterung mittels der Abstützelemente befestigt ist, kann ferner auch ein wärmeleitendes Element zwischen der Waffelstruktur und der optischen Halterung mittels eines Klebstoffs mit hoher Wärmeleitfähigkeit angebracht sein. Durch das Vorsehen eines solchen wärmeleitenden Elements kann ein Temperaturanstieg bei dem gesamten Spiegelkörper unterdrückt werden.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befasst sich mit der Messung der thermischen Belastung des optischen Spiegels, wie er gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt ist.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Messverfahrens zum Messen einer thermischen Belastung des optischen Spiegels gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel. In 4 ist ein optisches Interferometer 10 gegenüber der reflektierenden Oberfläche 3 des optischen Spiegels 1 angeordnet. Das optische Interferometer 10 kann die Oberflächengenauigkeit der reflektierenden Oberfläche 3 messen. Außerdem ist eine Halogenlampe 11 schräg vor der reflektierenden Oberfläche 3 angeordnet.
  • Weiterhin ist ein Halbspiegel bzw. halbdurchlässiger Spiegel 12 zwischen der reflektierenden Oberfläche 3 und dem optischen Interferometer 10 angeordnet, und es ist ein Temperaturmessinstrument 13 zum Messen der Temperaturverteilung der reflektierenden Oberfläche 3 durch den halbdurchlässigen Spiegel 12 vorgesehen. Als optisches Interferometer 10 kann ein GPI-XP-Laser-Interferometer-Formmessgerät verwendet werden, wie es von der Firma ZYGO Corporation erhältlich ist.
  • Als erstes wurde eine Temperaturverteilung der reflektierenden Oberfläche 2 bei einer Raumtemperatur von 23,4°C gemessen. Gleichzeitig wurde eine Oberflächengenauigkeit (Wellenfront-Aberration) der reflektierenden Oberfläche 3 gemessen. Als Ergebnis lagen die Temperaturverteilung der reflektierenden Oberfläche 3 bei 23,4°C ± 0,1°C und die Wellenfront-Aberration bei 0,254 λ (quadratischer Mittelwert).
  • Bei der Wellenfront-Aberration handelt es sich hierbei um die Turbulenz von konzentrischen sphärischen Wellenfronten, die das optische System passiert haben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wellenfront-Aberration als quadratischer Mittelwert (rms) einer Standardabeichung der Abweichung von in dem optischen Spiegel konvergierten konzentrischen sphärischen Wellenfronten und idealen Wellenfronten definiert.
  • Ferner ist λ eine Wellenlänge einer Laserlichtquelle des optischen Interferometers 10. Wenn es sich bei einer Lichtquelle des optischen Interferometers 10 um He-Ne-Laserlicht handelt, so hat λ den Wert 632,8 nm. Wenn die Wellenfront-Aberration einer Oberfläche gleich der oder kleiner als die Rayleigh-Grenze (1/4 λ) ist, wird die Feststellung getroffen, dass zwischen der Oberflächengenauigkeit der reflektierenden Oberfläche und der Oberflächengenauigkeit einer idealen reflektierenden Oberfläche kein großer Unterschied ist.
  • Anschließend wurde die Halogenlampe 11 eingeschaltet, um Licht auf die reflektierende Oberfläche 3 des optischen Spiegels 1 abzustrahlen und dadurch der reflektierenden Oberfläche 3 Wärme von außen zuzuführen. Nach anhaltender Bestrahlung mit Licht von der Halogenlampe 11 für eine Zeitdauer von 60 Minuten wurde eine Temperaturverteilung der reflektierenden Oberfläche 3 gemessen.
  • Das Ergebnis ergab an dem oberen Teil der reflektierenden Fläche 3, der sich nahe bei der Halogenlampe 3 befindet, eine Temperatur von 28,9°C und an dem unteren Teil der reflektierenden Oberfläche 3, der von der Halogenlampe 3 weit entfernt ist, eine Temperatur von 24,6°C. Das bedeutet, eine Temperaturdifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Teil der reflektierenden Oberfläche 3 betrug 4,3°C. Ferner lag die Wellenfront-Aberration bei 0,327 λ (quadratischer Mittelwert), und eine Veränderung bei den Wellenfront-Aberrationen betrug 0,073 λ (quadratischer Mittelwert).
  • Auf der Basis des Messresultats der Temperaturverteilung der reflektierenden Oberfläche 3 durch die kontinuierliche Bestrahlung mit der Halogenlampe wurde dann die Temperatur des optischen Spiegels gesteuert, indem den Wärmeerzeugungsbereichen Strom von der Stromversorgungseinrichtung zugeführt wurde, so dass die Temperatur der reflektierenden Oberfläche insgesamt gleichmäßig wurde.
  • Insbesondere wurde die Temperatursteuerung derart ausgeführt, dass die Gesamttemperatur der reflektierenden Oberfläche 3 des optischen Spiegels etwas höher war als die an dem oberen Teil der reflektierenden Oberfläche 3 nahe bei der Halogenlampe 11 gemessene Temperatur von 28,9°C.
  • Infolgedessen hatte die Temperaturverteilung der reflektierenden Oberfläche 3 Werte von 29,2°C ± 0,2°C, die Wellenfront-Aberration betrug 0,254 λ (quadratischer Mittelwert), und die Veränderung bei den Wellenfront-Aberrationen war 0,000 λ (quadratischer Mittelwert). Das bedeutet es gab keine Veränderungen bei den Wellenfront-Aberrationen.
  • Aus dem vorstehend beschriebenen Resultat ist ersichtlich, dass durch das Steuern der Wärmeerzeugungsbereiche zum Erzeugen von Wärme in einer derartigen Weise, dass die Gesamttemperatur der reflektierenden Oberfläche des optischen Spiegels gleichmäßig wird, die Spanne der Temperaturverteilung der reflektierenden Oberfläche im Vergleich zu einem Fall, in dem diese Steuerung nicht vorgenommen wird, von 4,3°C auf 0,4°C erheblich verbessert werden kann und die Veränderungen bei den Wellenfront-Aberrationen von 0,073 λ (quadratischer Mittelwert) auf 0,000 λ (quadratischer Mittelwert) ebenfalls stark verbessert werden können.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden beim Zuführen von Wärme zu dem optischen Spiegel von außen die Wärmeerzeugungsbereiche, die in den Trennwänden der auf der Rückseite der reflektierenden Oberfläche des optischen Spiegels angeordneten Waffelstruktur enthalten sind, zum Erzeugen von Wärme veranlasst.
  • Dadurch ist es möglich, die Temperatur des gesamten optischen Spiegels mit der Temperatur von demjenigen Bereich in Übereinstimmung zu bringen, in dem die Wärmezuführung am stärksten ist. Infolgedessen lassen sich Beeinträchtigungen bei der Oberflächengenauigkeit aufgrund thermischer Belastungen verhindern, und es kann ein stabile optische Leistungsfähigkeit aufrechterhalten werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    optischer Spiegel
    2
    Spiegelkörper
    3
    reflektierende Oberfläche
    4
    Trennwand
    5
    Waffelstruktur
    6
    Abstützelement
    7
    optische Halterung
    8
    Wärmeerzeugungsbereich
    8a
    vorderer Endbereich
    8b
    Basisbereich
    10
    optisches Interferometer
    11
    Halogenlampe
    12
    halbdurchlässiger Spiegel
    13
    Temperaturmessinstrument

Claims (4)

  1. Optischer Spiegel, der Folgendes aufweist: – einen Spiegelkörper (2) mit einer reflektierenden Oberfläche (3); – eine Waffelstruktur (5), die mit einer Oberfläche gegenüber von der reflektierenden Oberfläche (3) des Spiegelkörpers (2) verbunden ist, wobei die Waffelstruktur (5) Trennwände (4) aufweist und mindestens eine der Trennwände (4) einen Wärmeerzeugungsbereich (8) beinhaltet; und – eine Stromversorgungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, dem Wärmeerzeugungsbereich (8) Strom zuzuführen, – wobei die Trennwände (4) und der Spiegelkörper (2) aus dem gleichen Material hergestellt sind.
  2. Optischer Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeerzeugungsbereich (8) eine schlitzförmige Konfiguration besitzt und die Querschnittsfläche des Wärmeerzeugungsbereichs (8) kleiner ist als die Querschnittsfläche der Trennwand (4) jenseits des Wärmeerzeugungsbereichs (8).
  3. Optischer Spiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelkörper (2) und die Waffelstruktur (5) aus karbonfaserverstärktem Verbundmaterial hergestellt sind.
  4. Optischer Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (4) derart angeordnet sind, dass sie gleichseitige Dreiecksformen bilden.
DE102010060907.2A 2009-12-01 2010-11-30 Optischer Spiegel Expired - Fee Related DE102010060907B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009273568A JP4935884B2 (ja) 2009-12-01 2009-12-01 光学反射鏡
JP2009-273568 2009-12-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010060907A1 DE102010060907A1 (de) 2011-06-09
DE102010060907B4 true DE102010060907B4 (de) 2014-09-18

Family

ID=43972673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010060907.2A Expired - Fee Related DE102010060907B4 (de) 2009-12-01 2010-11-30 Optischer Spiegel

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8419196B2 (de)
JP (1) JP4935884B2 (de)
DE (1) DE102010060907B4 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109407188B (zh) * 2017-08-17 2021-08-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 碳纤维复合材料反射镜的制备方法及相关反射镜
CN111505752A (zh) * 2020-04-17 2020-08-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种碳纤维复合材料反射镜及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5920289A (en) * 1997-04-03 1999-07-06 Msx, Inc. Heated satellite reflector assembly
JP2004301969A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 可変形ミラー装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904274A (en) * 1973-08-27 1975-09-09 Itek Corp Monolithic piezoelectric wavefront phase modulator
JP3034212B2 (ja) * 1990-08-15 2000-04-17 三菱電機株式会社 反射鏡アンテナ装置
JPH10284390A (ja) * 1997-04-02 1998-10-23 Nikon Corp 反射鏡の形状制御装置、形状制御方法及び露光装置
JPH10290114A (ja) * 1997-04-15 1998-10-27 Mitsubishi Electric Corp 宇宙用アンテナ反射鏡
JP2002100551A (ja) * 2000-09-21 2002-04-05 Nikon Corp 熱変形の自己補償機構付き反射ミラー
JP2004013010A (ja) 2002-06-10 2004-01-15 Mitsubishi Electric Corp 衛星搭載光学機器用反射鏡
US7188964B2 (en) 2003-02-25 2007-03-13 Xinetics, Inc. Integrated actuator meniscus mirror
JP4259927B2 (ja) * 2003-06-10 2009-04-30 三菱電機株式会社 反射鏡
US20100033704A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-11 Masayuki Shiraishi Deformable mirror, mirror apparatus, and exposure apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5920289A (en) * 1997-04-03 1999-07-06 Msx, Inc. Heated satellite reflector assembly
JP2004301969A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 可変形ミラー装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
translation JP 2004 - 301 969 A *

Also Published As

Publication number Publication date
JP4935884B2 (ja) 2012-05-23
DE102010060907A1 (de) 2011-06-09
JP2011118042A (ja) 2011-06-16
US20110128642A1 (en) 2011-06-02
US8419196B2 (en) 2013-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1828818B1 (de) Thermisch stabiler multilayer-spiegel für den euv-spektralbereich
DE102013204427A1 (de) Anordnung zur thermischen Aktuierung eines Spiegels, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE69735822T2 (de) Optischer interferenzüberung für extreme temperaturverhältnisse
EP1333259B1 (de) Thermopile-Sensor und Strahlungsthermometer mit einem Thermopile-Sensor
DE19956353C1 (de) Optische Anordnung
DE102009039400A1 (de) Reflektives optisches Element zur Verwendung in einem EUV-System
DE60308758T2 (de) Methode und Vorrichtung zur Kompensation transienter thermischer Belastung eines Photolithographiespiegels
DE102012212898A1 (de) Spiegelanordnung für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage, Verfahren zum Betreiben derselben, sowie EUV-Projektionsbelichtungsanlage
DE102015213275A1 (de) Spiegelanordnung für eine Lithographiebelichtungsanlage und Spiegelanordnung umfassendes optisches System
DE102005053415A1 (de) Optisches Bauelement mit verbessertem thermischen Verhalten
EP1776550A1 (de) Solarabsorber
DE102015201020A1 (de) Projektionsbelichtungsanlage mit Manipulator sowie Verfahren zum Steuern einer Projektionsbelichtungsanlage
DE102010060907B4 (de) Optischer Spiegel
DE2333178C3 (de) Spiegel und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10127086A1 (de) Vorrichtung zur Reflexion von elektromagnetischen Wellen
DE102015203267A1 (de) Optisches System für eine Lithographieanlage sowie Lithographieanlage
DE102008002403A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Mehrlagen-Beschichtung, optisches Element und optische Anordnung
DE102017217121A1 (de) Anordnung eines optischen Systems und Temperierungsverfahren
DE102015200328A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements für ein optisches System, insbesondere für einemikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
DE102006020991A1 (de) Formkörper aus Glas oder Glaskeramik und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19917519C2 (de) Großer optischer Spiegel in kombinierter Sandwichbauweise
DE102019202531A1 (de) Optisches Korrekturelement, Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem Korrekturelement und Verfahren zur Auslegung eines Korrekturelementes
DE69823563T2 (de) Oberflächen-gekühlte optische Zelle für Hochleistungslaser
DE19730741C1 (de) Verfahren zur Herstellung von Leichtbauteilen und ein solches Bauteil für den Einsatz im Weltraum
DE2653865C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R084 Declaration of willingness to licence
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee