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Die
Erfindung bezieht sich auf eine adaptive Optikeinrichtung zur Ausrichtung
der Fokuslage eines Lichtstrahls mit einem Fokussierelement, dessen optisch
wirksame Fläche
in einem Regelkreis mit zumindest einem Aktor und einer Kontrolleinrichtung der
Fokuslage definiert verformbar ist, wobei der Aktor großflächig am
Fokussierelement anliegt und mittels einer regelbaren Parameteränderung
dessen Verformung bewirkt.
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Eine
solche adaptive Optikeinrichtung wird zur Manipulation von Lichtstrahlen,
hierbei kann es sich auch um Synchrotronlicht handeln, eingesetzt. Es
wird beispielsweise die Fokuslage in einem Strahlführungssystem
einstellbar, indem in einem Regelkreis die aktuelle Fokuslage des
Lichtstahls als Regelgröße fortlaufend
ermittelt und korrigiert wird. Dabei erfolgt die Korrektur über eine
Formänderung der
optisch wirksamen Fläche
des Fokussierelements als Stellgröße, wobei die Formänderung
auf unterschiedliche Arten und mittels unterschiedlicher Parameter
herbeigeführt
werden kann. Aus dem Stand der Technik sind auf diesem Gebiet verschiedene
Systeme mit verformbaren Oberflächen
bekannt. Die Elemente, die die Kraft zur Verformung erzeugen, werden
mit „Aktoren" (oder auch „Aktuatoren") bezeichnet. Unterschieden
werden die Aktoren nach ihrer Ausgangsenergie in Form von elektrischer,
thermischer und chemischer Energie sowie Strömungsenergie. Besonders bekannt
sind beispielsweise piezoelektrische und elektrostatische Aktoren,
magnetoresistive und elektromagnetische Aktoren sowie hydrostatische
Aktoren.
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Ein
deformierbarer Spiegel als Fokussierelement ist aus der
DE 100 52 249 A1 bekannt,
der als adaptiver Spiegel als Laser-Strahlführungskomponente eingesetzt
wird. Dabei wird die Bezeichnung „adaptiv" verwendet, weil eine definierte Verformung in
einem geschlossenen Regelkreis mit Einstellung, Kontrolle und Nachstellung
vorgenommen wird. Der bekannte Spiegel besteht aus zwei Membranen
als optisch wirksame Flächen,
die zur Verformung mit beliebigen Aktoren mechanisch, pneumatisch,
hydraulisch oder piezoelektrisch druckbeaufschlagbar sind, wobei
Angaben über
die Kraftübertragung
nicht gemacht werden. Zwischen den beiden Membranen sind Kanäle angeordnet,
durch die Kühlflüssigkeit strömt. Dabei
ist zur Lösung
von thermischen Problemen die Kühlung
des Spiegels völlig
losgelöst
und entkoppelt von seiner Deformierung, sodass die Kühlung der
Spiegelfläche
unabhängig
von der Verformung erfolgt. Aus der
DE 36 28 339 A1 ist ein gekühlter verformbarer
Spiegel bekannt, bei dem die elektromagnetische oder piezoelektrischen
Aktoren Bohrungen aufweisen, durch die ein Kühlmittel dem Spiegel zu- und
abgeführt
wird. Somit werden durch das Kühlmittel
sowohl der Spiegel als auch die Aktoren gekühlt. Weiterhin ist aus der
DE 694 20 666 T2 ein Array
aus einer Vielzahl von deformierbaren Spiegeln bekannt, die bimorph
aus einer dünnen
Spiegelschicht und einer großflächig damit
verbundenen Schicht aus einem piezoelektrischen Material, das sich
bei Veränderung
eines angelegten elektrischen Signals verwölbt, aufgebaut sind.
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Der
nächstliegende
Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, wird
in der
DE 39 00 467
A1 beschrieben. Eine adaptive Optikeinrichtung in Form
eines Laserspiegelkopfes weist zumindest einen Spiegel als Fokussierelement
für einen
Laserstrahl auf. Auf der Rückseite
dieses Spiegels befindet sich ein Hohlraum, der mit einem Fluid gefüllt ist.
Durch eine regelbare Druckänderung
als Parameteränderung
wird eine Verformung des Spiegels in beide Richtungen (Aus- und
Einwölbung)
bewirkt. Das Fluid stellt somit einen hydraulischen Aktor dar, der
großflächig an
dem Spiegel anliegt. Zur Wärmeabfuhr,
die zu unerwünschten
Verformungen des Spiegels führen
kann, wird das Fluid gleichzeitig als Kühlmedium verwendet. Nachteilig
bei der bekannten adaptiven Optikeinrichtung ist die Ausbildung
eines hydraulischen Aktors, der aufwändige Dichtungssysteme und
ein spezielles Druckverteilungssystem benötigt, um die gewünschten
Aus- und Einwölbungen
verursachen zu können.
Weiterhin ist eine hohe Regelgenauigkeit relativ schwer einzuhalten,
da zwei sich gegenseitig beeinflussende Stellgrößen, Druck und Temperatur,
und eine verändertes Langzeitverhalten
des Aktor durch auftretenden Undichtigkeiten berücksichtigt werden müssen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße adaptive
Optikeinrichtung der eingangs beschriebenen Art mit zumindest einem
einfach und zuverlässig
beherrschbaren Aktor anzugeben, der die Umsetzung einer hohen und langzeitstabilen
Regelgenauigkeit ermöglicht.
Dabei soll die Optikeinrichtung im Regelkreis einfach und somit
kostengünstig
aufgebaut sein. Insbesondere der Aspekt der Kombination von Stellglied
und Kühlung
soll auch bei der erfindungsgemäßen Optikeinrichtung
realisierbar sein. Als Lösung
für diese
Aufgabe ist deshalb bei der erfindungsgemäßen adaptiven Optikeinrichtung
vorgesehen, dass der zumindest eine Aktor als thermischer Aktor
aus einem Festkörper
mit einem vorgegebenen, zum bekannten Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Fokussierelements unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
ausgebildet ist, der zur Übertragung
der Verformungskraft kraft-, reib- und/oder formschlüssig mit dem
Fokussierelement verbunden ist, und die Verformung des Fokussierelements
durch Temperaturänderungen
des thermischen Aktors eingestellt wird, wobei dieser mit dem Fokussierelement
eine bimorphe Struktur bildet und weitere Verformungsparameter die
Form der Querschnitte von Fokussierelement und thermischem Aktor
und die Form der Kontaktfläche
zwischen beiden sind.
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Die
erfindungsgemäße adaptive
Optikvorrichtung verwendet thermische Feststoff-Aktoren, die kein
Fluid zur Kraftübertragung
benötigen.
Die zur Formänderung
erforderlichen Längenänderungen werden
reversibel ausschließlich über Materialausdehnungen
und -zusammenziehungen erreicht und sind damit genau und zeitstabil
erreichbar. Die Stellgröße ist eine
gut einstellbare Temperaturänderung, die
bei bekanntem Wärmeausdehnungskoeffizienten des
verwendeten Aktormaterials und bei bekannten Abmessungen des Aktors die
gewünschte
Längenänderung
mit einer nur geringen Zeitverzögerung hervorruft.
Dabei bestimmt die Genauigkeit der Temperaturregelung, bei der eine
Stellauflösung
von kleiner als 0,1 °C
bei der Erfindung durchaus möglich
ist, vor allem die Stabilität
der Optikvorrichtung. Die Anbindung des zumindest einen Aktors an
das zu verformende Fokussierelement erfolgt kraft-, reib- und/oder formschlüssig. Die
dehnfähige
Aktorfläche kann
mit der wirksamen Fläche
des Fokussierelement unlösbar
verklebt sein, sie kann aber auch einfach mit einer entsprechenden
Druckkraft angedrückt werden
oder mit dieser durch ineinandergreifende Formelemente lösbar verbunden
sein. Durch die feste Verbindung der Flächen mit einer vorgegebenen Druckkraft
werden temperaturbedingte Längenänderungen
des Festkörpers
des Aktors aufgrund der durch die Einspannung auftretenden Verformungskraft
in gewölbte
Formänderungen
umgesetzt. Dabei bildet der Aktor mit dem Fokussierelement eine
bimorphe Struktur aus. Diese zeichnet sich durch eine flächige Kombination
von zumindest zwei verschiedenen Strukturen mit unterschiedlichem
Wärmeausdehnungsverhalten
aus. Längenänderungen
der einzelnen Schichten erzeugen wie beim Bimetall dann eine Krümmung des
Verbundes.
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Zusammenfassend
gesehen müssen
zur Erreichung eines bestimmten Verformungsziels am Fokussierelement
verschiedene Parameter festgelegt bzw. dimensioniert werden. Hierbei
handelt es sich insbesondere um die Ausdehnungskoeffizienten, um die
geometrische Form der thermischen Aktoren und der Optikeinrichtung
bezüglich
der Form der Querschnitte und der Kontaktflächen und um die konkrete Ausführung des
Kraft-, Reib- oder Formschlusses zwischen den Aktoren und der Optikeinrichtung.
Dabei wird unter Letzterem beispielsweise verstanden, wie groß die Andruckkraft
bei dem verwendeten Kraft- und Reibschluss sein muss, um ein bestimmte Verformung
erzielen zu können.
Weiterhin kann beispielsweise die Kontaktfläche zwischen der Optikeinrichtung
und den angreifenden Aktoren problemangepasst gestaltet werden.
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Ein
thermischer Aktor ist zwar aus der
DE 102 35 084 A1 bekannt. Hierbei handelt
es sich aber um einen relativ komplizierten Stellantrieb mit einem unter
Temperatureinwirkung dehn- oder verformbaren Stoff sowie elektrischen
Heizelementen zur Erwärmung
des Stoffes. Über
Schubelemente, die infolge der Dehnung bewegt werden, und Übersetzungselemente
kann eine lineare, punktförmige
Auslenkung eines Objekts, beispielsweise eines Stößels, erfolgen.
Die Rückstellung
der Aktoren erfolgt über elastische
oder kerbzähe
Elemente, eine eigenständige
Rückstellung
kann aufgrund der komplexen Mechanik und der geringen aufbringbaren
Verformungskräfte
bei diesem bekannten thermischen Aktor nicht erfolgen. Weiterhin
ist es aus der Diplomarbeit (insbesondere Kapitel 3.5) „Korrektur
von Wellenfrontverzerrungen durch thermisch adaptive Optik" (Kai-Oliver Müller, Oktober
1995, Universität
Hannover, im Internet abrufbar auf Webseite (Stand 21.04.2003) www.amps.uni-hannover.de/diplomarbeiten/dipl.kmueller.ps.gz)
bekannt, einen Spiegel direkt durch thermische Einwirkung zu deformieren. Hierzu
wird ein Laserstrahl benutzt, der eine lokal nur sehr eng begrenzte
Erwärmung
und damit Deformation zulässt,
was im Sinne der gestellten Aufgabe ist. Ein thermischer Aktor aus
einem Feststoff, der aufgrund einer Temperaturveränderung
eine Längen- bzw.
Formveränderung
bewirkt, wird nicht verwendet.
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Für eine gute
Kraftübertragung
ist es dabei gemäß einer
Fortführung
der Erfindung vorteilhaft, wenn das Fokussierelement als quaderförmiger Block
ausgebildet ist, an dessen beiden Längsseiten je ein thermischer
Aktor angeordnet ist, der sich über zumindest
einen Teil der Blocklänge
erstreckt. Auch hier bestimmen die gewählten Querschnitte des Fokussierelements
und der thermischen Aktoren ihre Verformbarkeit. Die für die Verformung
in Form einer Krümmung
der optisch wirksamen Fläche
verantwortliche bimorphe Struktur wird dabei zwischen einem oberen
und einem unteren Teil des Fokussierelements gebildet. Der obere
Teil des Fokussierelements mit den thermischen Aktoren stellt den
einen Strukturteil mit einem vorgegebenen Wärmeausdehnungsverhalten und
der untere Teil des Fokussierelements ohne die thermischen Aktoren
stellt den anderen Strukturteil mit einem anderen Wärmeausdehnungsverhalten
dar. Die thermischen Aktoren können sich
nur über
den Teilbereich des Fokussierelements erstrecken, in dem eine Verformung
benötigt
wird. Sie können
sich aber auch über
die gesamte Blocklänge
erstrecken und eine Verformung des gesamten Fokussierelements bewirken.
Durch die geometrische Form die Querschnittsverläufe von Fokussierelement und
thermischen Aktoren kann das Ausmaß der erzielbaren Verformung
bestimmt und variiert und an eine Aufgabenstellung angepasst werden.
Dabei hängen
die erreichbaren Größenordnungen
für die Variation
der Fokuslage des Lichtstrahls stark vom optischen Design einer
Beamline ab. In einem bei der Anmelderin berechneten FEM-Beispiel
(Finite-Element-Methode) wird beispielsweise durch eine Temperaturänderung
von 0,2 °C
eine ideale Planfläche (300
mm lang) zu einer gekrümmten
Fläche
mit ca. 300 nm Höhenunterschied
(Pfeilhöhe).
In praktischen Versuchen wurden auch größere Änderungen erzielt, z. B. 1,5 μm Pfeilhöhe bei einem
300 mm langen Spiegel. In einer Beamline bewirken derartige Verformungen
bei einer entsprechenden optischen Konfiguration eine Variation
der Fokuslage um ca. 1 m.
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Zur
Erreichung von speziellen Verformungszielen ist es günstig, die
Kontaktfläche
zwischen den Aktoren und dem Fokussierelement entsprechend zu formen.
Dazu können
beispielsweise die Aktoren selbst entsprechend in einer nahezu beliebigen Form,
beispielsweise dreieckig oder sinusförmig, geformt sein. Nach einer
nächsten
Erfindungsausgestaltung ist es deshalb vorteilhaft, wenn die beiden thermischen
Aktoren als quader- oder trapezförmige Blöcke ausgebildet
sind, wobei die Größe der Verbindungsflächen mit
dem Fokussierelement die übertragbare
Verformungskraft bestimmt. Quaderförmige Blöcke erzeugen eine konstante
Verformungskraft entlang des blockförmigen Fokussierelements, trapezförmige hingegen
erzeugen mit zunehmender Breite auch eine zunehmende Verformungskraft
und damit zunehmende Verformung des Fokussierelements. Nähere Einzelheiten
hierzu können
dem speziellen Beschreibungsteil entnommen werden. Schließlich kann
zur Erzeugung spezieller, insbesondere symmetrische und asymmetrische
Verformungen vorteilhaft bei einer anderen Fortführung der Erfindung vorgesehen
sein, dass die beiden thermischen Aktoren an den Längsseiten
des Fokussierelements unterschiedliche, insbesondere alternierende Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen. Durch wechselnde Wärmeausdehnungskoeffizienten
entlang der thermischen Aktoren können nahezu beliebige Krümmungsverläufe des
Fokussierelements hervorgerufen werden.
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Zur
Erzeugung der Temperaturänderungen können nach
einer anderen Erfindungsausgestaltung die beiden thermischen Aktoren
Heiz- und/oder Kühlelemente
zur Erzeugung von ortsabhängigen
Temperaturänderungen
aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Heizdrähte oder
Perltierelemente handeln. Mit derartigen Elementen können eng
begrenzte Bereiche der thermischen Aktoren in ihrer Temperatur verändert und
damit sehr genaue und örtlich
begrenzte Formveränderungen
hervorgerufen werden. Alternativ können gemäß einer nächsten vorteilhaften Erfindungsfortführung die
beiden thermischen Aktoren Kanäle
aufweisen, die von einem Fluid durchströmt werden, dessen Temperatur
einstellbar ist. Mit dieser Maßnahme
sind die Aktoren weitgehend homogen in ihrer Temperatur veränderbar,
sodass stetige Verformungen hergerufen werden können. Weiterhin ist es beispielsweise
aus dem der Erfindung nächstliegenden
Stand der Technik gemäß der
DE 39 00 467 A1 bekannt,
dass das Fokussierelement durch Erwärmung unerwünschte Verformungen zeigen
kann. Deshalb wird dieses mit einer Kühlvorrichtung gekühlt, um
die von der adaptiven Optikvorrichtung absorbierte Wärmelast
abzuführen.
Deshalb ist es nach einer anderen Erfindungsausgestaltung vorteilhaft,
wenn eine Kühlvorrichtung
zur Kühlung
des Fokussierelements vorgesehen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise
um Peltierelemente handeln, die mit dem Fokussierelement in Kontakt
stehen. Besonders einfach und vorteilhaft ist es aber, wenn nach
einer weiteren Fortbildung der Erfindung das Fluid in seiner Temperatur
so eingestellt wird, dass es auch der Kühlung des Fokussierelements dient.
In dieser Erfindungsausgestaltung kann mit ein und demselben Fluid
sowohl die erforderliche Temperaturänderung der Aktoren herbeigeführt als
auch die überschüssige Wärmelast
im System abgeführt werden.
Eine zusätzliche
Kühlvorrichtung
ist nicht erforderlich. Die Änderungen
an der Kühlung
beeinflussen nun gleichzeitig Kühlwirkung
und Verformung. Dadurch wird zwar der Aufbau einer Regelstrecke
erforderlich, um den Prozess zu beherrschen. Besonders vorteilhaft
bei dieser Ausführungsform
ist es aber, dass neben den temperierbaren Aktoren, die auch als „Kühlbacken" bezeichnet werden
können, kein
weiteres Stellglied für
die Verformung mehr benötigt
wird. Insbesondere bei Anwendungen der adaptive Optikvorrichtung
nach der Erfindung im Vakuum ist das Entfallen zusätzlicher
Stellglieder besonders vorteilhaft.
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Die
adaptive Optikvorrichtung nach der Erfindung dient der Strahlformung
eines Lichtstrahls. Hierbei kann es sich auch um Laser- oder Synchrotronlicht
handeln. In einem konkreten Anwendungsfall soll der Ort der meridionalen
Fokussierung – also bezogen
auf den Spiegel – von
Synchrotronlicht gezielt verändert
werden. Hier werden vornehmlich Reflexionsoptiken verwendet. Dieses
Prinzip ist auch für Transmissionsoptiken
verwendbar, wenn die erforderlichen Verformungen erzielt werden
können.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Fokussierelements als
reflektierender Spiegel ist es dabei gemäß einer weiteren Erfindungsfortführung vorteilhaft, wenn
dieser aus Silizium und die thermischen Aktoren aus Kupfer bestehen.
Damit sind unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten gegeben und
sowohl Silizium als auch Kupfer besitzen eine gute Wärmeleitfähigkeit,
wodurch das Zeitverhalten des Regelprozesses begünstigt wird.
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Ausbildungsformen
der Erfindung werden zu deren weiterem Verständnis nachfolgend anhand der schematischen
Figuren näher
erläutert.
Dabei zeigt
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1 perspektivisch eine Ausführungsform der
adaptiven Optikeinrichtung im Detail,
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2a–2c perspektivisch
drei verschiedene Formen von thermischen Aktoren und
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3 Deformationsdiagramme
zu verschiedenen Parametervariationen.
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Die 1 zeigt eine adaptive Optikeinrichtung
AO zur Ausrichtung der Fokuslage FP eines Lichtstrahls LB mit einem
Fokussierelement FE in Form eines reflektierenden Spiegels RM mit
einer optischen wirksamen Fläche
OES zur Reflexion des einfallenden Lichtstrahls LB unter einem veränderbaren
Winkel. Die gezeigte Anordnung dient der meridionalen Fokussierung
in einem Strahlführungssystem (Beamline).
Der Spiegel RM ist als quaderförmiger Block
MQB, im gewählten
Ausführungsbeispiel
aus Silizium, ausgebildet, an dessen beiden Längsseiten je ein thermischer
Aktor TA großflächig anliegt,
sodass eine bimorphe Struktur BS aus Fokussierelement FE mit thermischen
Aktoren TA als die eine (resultierende) Struktur und Fokussierelement
FE ohne thermische Aktoren TA als die andere (einfache) Struktur
mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsverhalten
gebildet wird. Die Höhe
der thermischen Aktoren TA bestimmt dabei die Höhenaufteilung der beiden unterschiedlichen
Strukturen, die konstant oder veränderlich sein kann. Die thermischen
Aktoren TA werden zur Kraftübertragung
mit einer definierten Andruckkraft (in der 1 angedeutet durch Pfeile) kraftschlüssig an
den quaderförmigen
Block MQB seitlich angedrückt.
Dabei ist die Andruckkraft so gewählt, dass zumindest die zum
Verformen des reflektierenden Spiegels RM benötigte Kraft durch Reibung übertragen
werden kann. Die thermischen Aktoren TA sind ebenfalls als quaderförmige Blöcke AQB,
im gewählten
Ausführungsbeispiel
aus Kupfer, ausgebildet und werden von zwei Kanälen AC längs durchzogen, durch die ein
temperierbares Fluid TF geleitet wird. Über das temperierbare Fluid
TF wird die Temperatur der thermischen Aktoren TA geregelt. Durch
die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
von reflektierendem Spiegel RM und thermischen Aktoren TA wird die
in den thermischen Aktoren TA entstehende Verformungskraft auf den
Spiegel RM übertragen
und dieser gewölbt,
wobei die Wölbung
reversibel und nur abhängig
von der Temperatur der thermischen Aktoren TA ist. Die durch die Wölbung erreichte
Veränderung der
Fokuslage FP des Lichtstrahls LB wird dann im Regelkreis gemessen
und gegebenenfalls nachgeregelt (in der 1 nicht weiter dargestellt). Eine vom
reflektierenden Spiegel RM im Einsatzfall absorbierte Wärmelast wird
im dargestellten Ausführungsbeispiel
auch von dem geregelt temperierbaren Fluid TF aufgenommen und abgeführt. Somit
dient das Fluid TF bei der adaptiven Optikeinrichtung AO nach der
Erfindung sowohl der Temperierung der thermischen Aktoren TA als auch
der Abfuhr der störenden
Wärmelast
im Fokussierelement FE.
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In
den 2a, 2b und 2e ist
an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, wie die Form der thermischen Aktoren TA geometrisch
gestaltet werden kann, um ein unterschiedliches Kraftübertragungs- bzw.
Verformungsprofil zu erzeugen. Dabei zeigt die 2a thermische Aktoren TA als gleichmäßig quaderförmige Blöcke AQB,
wie sie bereits in 1 dargestellt
sind. Eine derartige geometrische Form gewährleistet eine gleichmäßige Verformung
entlang des reflektierenden Spiegels RM. Die 2b zeigt thermische Aktoren TA in der
Ausgestaltung von trapezförmigen
Blöcken
ATB, die eine Zunahme der Verformungskraft mit zunehmender Trapezbreite
hervorrufen. Dabei ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Trapezform
so gewählt,
dass die obere Längsseite
mit dem blockförmigen
Spiegel RM abschließt
und die untere Längsseite
schräg
von einer kleinen Querseite bis zu einer größeren Querseite verläuft. Mit
dem größten Querschnitt
wird die maximal übertragbare
Verformungskraft festgelegt. Der kleinste Querschnitt der trapezförmigen Aktoren
TA reicht jedoch noch zur Aufnahme von Kanälen zur Führung des temperierbaren Fluids
TF aus (in der 2b nicht
weiter dargestellt). In 2c wird
die Trapezform gegenüber
der in 2b variiert.
Die Auswirkungen einer solchen Variation sind in dem Diagramm gemäß 3 gezeigt.
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In
dem Diagramm gemäß 3 sind verschiedene Graphen
aufgezeigt, die sich aus Simulationsrechnungen (Finite Element Methode)
für unterschiedliche Temperaturen
und Konfigurationen von blockförmigen
Aktoren, die beiderseits an einem blockförmigen Spiegel als Fokussierelement
angeordnet sind, ergeben. Es werden die Verformungsverläufe (Deformation
in mm über
der Position in mm auf dem blockförmigen Spiegel) gezeigt, welche durch
die Veränderung
der Geometrie der blockförmigen
Aktoren und damit durch die Veränderung
der Kontaktfläche
zwischen Spiegel und Aktoren erzielt werden. dabei dienen die Aktoren
auch der Kühlung des
Spiegels, die Aktoren bestehen aus Kupfer, der Spiegel aus Silizium.
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Dabei
zeigt die Nulllinie A den Verformungsverlauf für eine Ausgestaltung gemäß 2a bei einer konstanten
Temperatur 20 °C,
es tritt keine Verformung auf. Die nach oben gewölbte Kurve B zeigt den Verformungsverlauf
für eine
Anordnung gemäß 2a, wenn die Temperatur
der thermischen Aktoren von 20°C
auf 20,2 °C
erhöht
wird. Symmetrisch dazu zeigt die unterste Kurve C den Verformungsverlauf
für eine
Anordnung gemäß 2a mit einer Absenkung der
Temperatur von 20°C
auf 19,8 °C.
Die beiden Kurven B, C verlaufen symmetrisch, da die thermischen
Aktoren als quaderförmige
Blöcke
konstanter Breite ausgebildet sind.
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Die
direkt über
der untersten Kurve C verlaufende Kurve D zeigt den Verformungsverlauf
für eine Anordnung
gemäß 2b mit trapezförmigen Aktuatoren,
die nicht die gesamte Höhe
des Spiegels überdecken,
bei einer Temperaturabsenkung von 20°C auf 19,8 °C. Analog dazu zeigt die darüberliegende Kurve
E den Verformungsverlauf für
eine Anordnung gemäß 2c mit großen trapezförmigen Aktuatoren
bei einer Temperaturabsenkung von 20°C auf 19,8 °C. Deutlich ist hier die erreichte
Asymmetrie der erreichten Verformung über die Länge des blockförmigen Spiegel
zu erkennen. Außerdem
kann bei allen Kurven B, C, D, E erkannt werden, dass kleinste und
damit sehr genaue Auslenkungen, das heißt Verformungen des Spiegels
im Bereich von μm
zur Korrektur der Fokuslage erreichbar sind.
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- AC
- Kanal
- AO
- adaptive
Optikeinrichtung
- AQB
- quaderförmiger Block-Aktor
- ATB
- trapezförmiger Block-Aktor
- BS
- bimorphe
Struktur
- FE
- Fokussierelement
- FP
- Fokuslage
- LB
- Lichtstrahl
- MQB
- quaderförmiger Block-Spiegel
- RM
- reflektierender
Spiegel
- TA
- thermischer
Aktor
- TF
- temperierbares
Fluid