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Kapitel 3. Experimenteller Aufbau
Auflösungsvermögen
Die minimal auflösbare Strukturgröße wird im Aufbau der reellen Abbildung nicht
mehr durch das limitierte Speichergebiet beschränkt. Begrenzend wirken jetzt lediglich
die weiteren Aperturen im Strahlengang. In horizontaler Richtung schneidet
der Spiegel SK höhere Fourierkomponenten rechtsseitig des Nachweisstrahls
ab. In vertikaler Richtung ist der Durchmesser der Linse L3 die limitierende Apertur.
Die unterschiedlichen Geometrien wirken sich allerdings nicht stark auf das
erreichbare Auflösungsvermögen aus, so dass im Folgenden aus Gründen der Übersichtlichkeit
lediglich auf das durch L3 begrenzte Auflösungsvermögen eingegangen
wird. Für eine detailliertere Betrachtung sei auf [120] verwiesen.
Die für die erste Linse effektiv nutzbare Apertur ergibt sich aus D e f f = f 2 / f 3 D L3
mit D L3 = 23, 8 mm. Das Abbesche Auflösungskriterium (3.3) liefert somit eine minimale
Strukturgröße von d min = 20, 4 µm. Das Auflösungsvermögen der reellen
Abbildung ist folglich um über eine Größenordnung höher als das der Fourier-
Abbildung. Ein Vergleich der experimentell ermittelten Auflösungsvermögen beider
Abbildungssysteme ist in Kapitel 5 zu finden.
3.4 Detektion und Steuerung
Um die Nachweis- und Signalpulse zu detektieren, wird die Photodiode PD1 (New
Focus 2051) mit integrierter Verstärkung und Rauschfilterung verwendet. Deren
elektronisches Signal wird durch einen Boxcar-Integrator (SRS SR 250) integriert
und durch eine A/D-Wandlerkarte (NI PCIe 6363) erfasst. Dabei kann der Nachweiszeitraum
durch einen vorgeschalteten AOM (NEOS 23080-1) kontrolliert werden.
Im Falle der Bildspeicherung (s. Kap. 5.1) erfolgt die Detektion mit einer CCD-
Kamera (Prosilica GC1290). Der Detektionszeitraum wird bei der Kamera durch
die Belichtungszeit (τ Bel. = 12 µs...60 s) und den Triggerzeitpunkt bestimmt.
Neben den Nachweisstrahlen können auch die Pulse aus Strahlengang Kontroll
1 nach dem Kristall detektiert werden. Hierzu wird der Spiegel S2 in den
Strahlengang eingebracht und die Photodiode PD2 (Thorlabs PDA155-EC) verwendet.
Diese Detektionsvariante wird vor allem für schnell modulierte optische
Signale verwendet (s. Kap. 6). Die Aufnahme dieser Signale geschieht durch einen
Lock-In-Verstärker (ZI HF2LI).
Die zentrale Steuerung des Experiments übernimmt der Messrechner. Mittels
des Programmpaketes LabView werden alle Pulsverläufe erstellt und an die entsprechenden
Treiber bzw. Funktionsgeneratoren übergeben. Ebenso kontrolliert
der Rechner die zeitliche Synchronisation der Pulse über einen Verzögerungsgenerator
(SRS DG535). Der überwiegende Teil der Datenaufnahme und Auswertung
geschieht vollautomatisiert durch den Messrechner.
3.5 Magnetfeldaufbau
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die direkte Manipulation der Hyperfeinzustände
der Pr 3+ -Ionen durch hochfrequente und statische Magnetfelder (s. Kap. 1.3.2).
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