Dissertation

124 5.4. Integration eines Talbotinterferometers zur Partikelanalyse
cos 3
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0 20 40 60 80
Winkel in °
Bild 5.21.: Verlauf von cos 3 α.
5.4.1.2. Strahlformung
Bild 5.22 zeigt zwei Varianten, wie das Licht durch ein integriertes planares Talbotinterferometer
geführt werden könnte. Im ersten Fall wird es durch eine Linsenfläche
kollimiert und dann durch zwei Prismenflächen durch Totalreflexion
abgelenkt. Im zweiten Fall übernimmt eine einzelne optische Fläche sowohl Kollimierung
als auch Strahlablenkung.
(a)
(b)
Spiegelfläche
Spiegelfläche
Spiegelfläche
optische Fläche
Kanal
optische Fläche
Kanal
Gitter
Gitter
VCSEL
Detektoren
VCSEL
Detektoren
Bild 5.22.: (a) und (b) zeigt zwei Varianten eines integrierten Talbotsystems.
Für das System aus Bild 5.22 (a) wird zur Strahlformung eine Standardlinsenfläche
als Kegelschnitt vorgesehen. Die Pfeilhöhe oder z-Koordinate wird, wie in
Kapitel 5.3.3 beschrieben, gegeben durch
z =
cr 2
1 + [1 − (1 + k)c 2 r 2 . (5.25)
] 1/2
Bei Betrachtung einer idealen Punktlichtquelle kann rückwärts optimiert werden,
d.h. man versucht paralleles Licht, das rückwärts durch das System propagiert
ideal in die Ebene des VCSELs zu fokussieren. Für eine Wellenlänge von 850 nm
und eine Brechzahl von n=1,485 für PMMA ergibt sich eine konische Konstante
von k=-2,205 und Bild 5.23 zeigt die entsprechenden Linsenradien für verschiedene
Abstände von Lichtquelle und Linsenscheitel. Eine solche Linse kann dann