Mikrospiegel für die Adaptive Optik

optolines
No. 12 | 4. Quartal 2006
Fachmagazin für Optomechanik und Optoelektronik
Mikrospiegel für
die Adaptive Optik
Großer
Fotowettbewerb –
iPod zu gewinnen
Seite 18
Die am Fraunhofer IPMS
entwickelte MEMS-Senkspiegelmatrix
erschließt neue
Anwendungsgebiete in der
Adaptiven Optik | Seite 4
Mit LINUX-Treibern ausgestattet
x.act Serie von LINOS
Neue XY-Justierplatte
Exklusiv von WimOptik für die LINOS Mikrobank
Industrieverband SPECTARIS
Für die optische, medizinische und mechatronische Industrie
Multidisziplinäre Messtechnik
Die PSM Potential-Seebeck-Mikrosonde

• Hohe Isolation
• Das Original
LINOS Photonics GmbH & Co. KG
Industrial Manufacturing
D-37081 Göttingen
Telefon +49 (0)551 69 35-0
E-mail: sales@linos.de
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• Die Klassiker
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genannten Produktgruppen.
Editorial
Content
Liebe Leserin, lieber Leser!
Fotografieren sie gern, und experimentieren
Sie gelegentlich kreativ mit den digitalen
Fotodaten Wenn ja, dann laden wir Sie
herzlich ein, an unserem Gewinnspiel 2006
mitzumachen! Lesen Sie auf Seite 18 alles
über den Fotowettbewerb und die schönen
Preise, die das optolines Redaktionsteam für
Sie ausgesucht hat.
Schöne Preise finden Sie auch auf Seite 4:
Noch bis Ende des Jahres läuft unsere 10 Prozent
Aktion für Internet-Besteller, und auch
die Sonderverkaufsliste 2006 hält vielleicht
auch für Sie ein Jahresend-Schnäppchen
bereit.
Für Ihre Treue in LINOS Produkte und Systemlösungen,
die Sie uns auch dieses Jahr
entgegengebracht haben, danken wir Ihnen
sehr herzlich. Ihr Vertrauen in unser Knowhow
wird uns auch im nächsten Jahr Ansporn
sein, Sie beim Erreichen Ihrer Ziele zu unterstützen.
Die Aussichten für den Markt der
Photonik und Präzisionstechnik stehen ja
erfreulicherweise weiter auf Wachstumskurs.
Unsere LINOS Produktentwickler haben sich
bereits auf 2007 ausgerichtet. Gern halten
wir Sie dazu weiterhin mit dem LINOS Fachmagazin
optolines vierteljährlich auf dem
Laufenden.
Genießen Sie die Adventszeit. Das Team von
LINOS wünscht Ihnen, Ihrer Familie und Ihren
Freunden frohe und erholsame Weihnachtsfeiertage
und einen gelungenen Start ins
neue Jahr.
Ihr
Martin Kahle
Standortleiter Göttingen
LINOS Photonics GmbH & Co. KG
INSIGHT
Fachtagung Optische Industriesensorik
in Böblingen | WinLens – TOP-Seminare
fest verankert | Deutscher Zukunftspreis
für Professor Stefan Hell | Seite 3
INNOVAS
x.act Serie von LINOS – mit Treibern für
LINUX ausgestattet | 10 Prozent Rabatt
auf hochwertige LINOS Produkte –
Internet Besteller sparen mehr | Seite 4
INNOVAS
Mikrospiegel für die Adaptive
Optik – Bildverbesserung durch
Wellenfrontkorrektur | Seite 7
INNOVAS
Exklusiv von WimOptik für die LINOS
Mikrobank – neue XY-Justierplatte
| Seit 8
Checkup
Industrieverband SPECTARIS –
Unterstützt Innovationstreiber |
Seite 10
SERVICE
LINOS Dienstleistung: Beschichten
von Linsen – Jobcoating von Mikrooptiken
| Seite 12
Basics
Qualitätssicherung durch die PSM
Potential-Seebeck-Mikrosonde –
eine multidisziplinäre Messtechnik
| Seite 14
Special
LINOS Fotowettbewerb – optische
Momente einfangen | Seite 18
LINOS LIVE
Roadshow mit wzw und LINOS in der
Schweiz – Literaturtipp: „Handbook
of Optical Systems Vol. 3“ – LINOS auf
Messen – LINOS Redaktionsteam –
Impressum | Seite 19
Photonics for Innovation
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Faraday-Isolatoren Laserspiegel Leicht-Breadboards
Mikrobank
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optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Insight
Photonik und Präzisionstechnik
Fachtagung Optische Industriesensorik in Böblingen
Zum 2. Mal führten der Hanser Verlag und der
Industrieverband SPECTARIS am 17. und 18. Oktober
2006 die „Fachtagung Optische Industriesensorik“
durch. Rund 50 Teilnehmer folgten dem Ruf nach
Böblingen zu Fachvorträgen über Interferometrie,
Inline-Messung und Sensorik. Die Präsentation der
praktischen Umsetzung von Innovationen in konkreten
erfolgreichen Projekten sorgte für wertvolle
Anregungen, die von den Teilnehmern hervorragend
bewertet wurden. Aus Göttingen waren die Messtechnik
Spezialisten LINOS und MAHR vertreten.
Thomas Thöniß (Manager Research & Development)
referierte zum Thema „Objektive in der industriellen
Bildverarbeitung“. Neben den Vorträgen bot die
Konferenz den Teilnehmern
durch organisierte Face-to-
Face-Gespräche eine Plattform
für den persönlichen
Austausch. Die organisierte
Form der Gespräche, bei
dem jeder Teilnehmer
mit für ihn unbekannten
Teilnehmern 15-Minuten-
Gespräche führen konnte,
Tagungsleiter Dr. Manfred
Rahe, SARTORIUS
AG – verantwortlich
für Neue Technologien
in der Sparte
Mechatronik.
kam bei den Teilnehmern
sehr gut an. Vielen reichte
diese Zeit, um gemeinsame
Ansatzpunkte für neue Projekte
und Geschäftsbeziehungen
zu finden. Begleitet
Das gesamte LINOS Team freut sich mit dem Göttinger
Physikprofessor Stefan Hell über dessen
Gewinn des 10. Deutschen Zukunftspreises. Schon
im Frühsommer 2004 berichteten wir in optolines
No. 2 über die bahnbrechenden „Lichtblicke auf
lebende Zellen“ des Max-Planck-Forschers durch ein
Mikroskop mit Nanoauflösung. 145 Jahre nachdem
Ernst Abbé in Göttingen seine Dissertation vorgelegt
hatte, und 123 Jahre nachdem er sein Gesetz der
beugungsbegrenzten Auflösung im Lichtmikroskop
formulierte, wurde damit in derselben Stadt eben
dieses Gesetz durchbrochen:
Professor Hell
gelang es, ein Lichtmikroskop
zu bauen, das die
Begrenzung durch die
Wellenlänge des Lichts
überwindet. Dadurch
werden beispielsweise
Professor Stefan Hell. lichtmikroskopische
© Deutscher Zukunftspreis, Fotos: Ansgar Pudenz.
Die 15minütigen Face-to-Face-Gespräche
kamen sehr gut an.
wurde die Konferenz durch eine Fachausstellung, auf
der auch LINOS präsentierte. 2007 soll die Fachtagung
fortgeführt werden.
www.industrie-sensorik.de
Nanowelt mit Sted-Mikroskopen erhellt
Deutscher Zukunftspreis an Professor Stefan Hell
Blicke auf lebende Proteinkomplexe wahr, die im
Bereich von 10 bis 200 Nanometern liegen. Für
seine Versuchsaufbauten setzt Professor Hell LINOS
Komponenten und Optische Tische ein. Das LINOS
Team gratuliert dem Göttinger Wissenschaftler und
wünscht ihm für die Vermarktung seiner Idee den
gebührenden Erfolg!
www.mpibpc.gwdg.de/groups/hell
Blick in eine menschliche Nervenzelle; links durch
ein herkömmliches Konfokalmikroskop, rechts
durch ein STED-Mikroskop.
(Foto: MPI für biophysikalische Chemie)
WinLens
Seminare fest verankert
Am 5. Oktober 2006 fand zum zweiten Mal in diesem
Jahr das Seminar „Short Course WinLens – Einführung
in das computergestützte Optical Design“ statt. Etwa
ein Dutzend Teilnehmer aus Wirtschaft und Forschung
fanden den Weg zur Laserakademie in Hannover, um
theoretische Grundlagen zur optischen Abbildung und
zur Entwicklung optischer Systeme zu vertiefen. Im
anschließenden praktischen Teil wurden diese mit dem
Software-Paket WinLens Plus unmittelbar erprobt.
An Hand einer typischen optischen Problemstellung
konnten die Seminarteilnehmer den Entwicklungsweg
von der Aufgabenstellung bis zum fertigen optischen
Design nachvollziehen. Dabei kam es nicht nur auf
die theoretische Auslegung des optischen Systems an,
sondern auch auf die Analyse hinsichtlich der späteren
Fertigung. Nicht nur die Teilnehmer auch die Laserakademie
zogen einmal mehr eine sehr positive Bilanz.
Schon notiert Die Termine 2007:
Di. 27. März 2007
Do. 18. Oktober 2007
Anmeldung: info@lzh-laser-akademie.de
www.lzh-laser-akademie.de
Außerdem ist das beliebte LINOS WinLens Poster
frisch gedruckt erschienen. In Kürze folgt auch die
aktualisierte LINOS WinLens CD mit diesen features:
● WinLens plus
● Tolerancer
● Glass Manager
● Material Editor
● PreDesigner free
● WinLens 4.4 free
● LINOS Katalog (German Edition) als PDF
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Druckfrisch aufgelegt: das neue LINOS WinLens
poster. Zu beziehen über sales@linos.de
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines

Innovas
x.act Serie von LINOS
Mit Treibern für LINUX ausgestattet
Auf vielfachen Kundenwunsch ist der x.act
Commander von LINOS jetzt mit Treibern
für LINUX erhältlich. Die x.act Commander
Serie für die motorischen Positionierer mit
Schrittmotoren und für Piezopositionierer
ist als intelligente 3-Achs-Motorsteuerung
mit Encoderfeedback, Grafikdisplay
und Folientastatur angelegt. Der x.act
Commander ist standalone fähig, aber
ebenso vom PC aus bedienbar oder
programmierbar.
Die Software und Ihre Module:
● Motorsteuerungsmodul
● Positionsdisplay mit Koordinaten
teachen
● komfortabler Programmier Editor
● I/O Box
● Mäander
● Update und Bootloader
● 16 Bit ADC
● Encoder Box und Time / Wegsynchroner
Trigger
● DLL für Windows und für LINUX
Vielfacher Kundenwunsch erfüllt: x.act Commander
sind jetzt auch mit Treibern für LINUX erhältlich.
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von Ihnen entfernt! Denn für die Aktion,
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können, hat LINOS eine spezielle Seite
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(Mechanik und Optik)
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finden Sie auch 2006 großartige
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Entscheiden Sie schnell; nicht
nur, weil auch diese Aktion zeitlich
bis 31. Dezember 2006 terminiert
ist, sondern weil wir einige Produkte
nur noch in begrenzter Anzahl im
Lager führen. Verschaffen Sie sich mit
der Liste, die Sie auch herunterladen
können, schnell Klarheit: Übersichtlich
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(Änderungen vorbehalten. Es gelten unsere aktue len AGB, hinterlegt unter www.linos.de).
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Mikrobank HeNe Laser
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Achromat 10/6 459 50 G322260900
Achromat 10/6 ARHS.1064nm 14 50 G322260329
Achromat 80/18 ARB2-IR.1200-1700 4 60 G322210545
Achromat 100/31,5 ARB1 57 65 G322288321
Achromat 16/8 ARB1 9 65 G322207321
Achromat 20/10 ARHS.1064nm 3 65 G322201329
Achromat 120/25,4 ARB1 3 70 G322309321
Achromat 154,8/19 25 70 G322283000
Achromat -20/8 ARB1 71 70 G325220321
Achromat 25/12,5 ARHS.1064nm 2 70 G322284329
Achromat 30/12,5 ARHS.1064 4 70 G322285329
Achromat 80/25,4 ARHS.1064 10 70 G322307329
Achromat 100/12,5 gef. 3 75 G063137000
Achromat 100/18 ARHS.1064 nm 5 80 G322236329
Achromat 100/18 ARHS.633nm 24 80 G322236325
Achromat 40/18 ARB1 4 80 G322209321
Achromat 50/18 ARB1 3 80 G322265321
Achromate
Achromat 50/18 ARB3.400-900nm 17 80 G322265530
Achromat 60/18 ARHS.1064 1 80 G322266329
Achromat 160/31,5 ARB1 9 90 G322270321
Achromat 250/31,5 ARHS.1064nm 1 90 G322272329
Achromat 80/25,4 ARB1 mit UV-Transp. Kitt 1 90 G733090220
Achromat 90/40 ARHS.1064nm 3 90 G322289329
Achromat 90/40 NIR-ARB2 7 90 G322289525
Achromat 16/8 gef. -ARB2 VIS- 3 90 G063121322
Achromat,140/40 47 90 G322291666
Achromat,140/40 NIR-ARB2 1 90 G322291525
Achromat 160/31,5 51 100 G322370000
Achromat -100/31,5 ARHS.1064 4 105 G325222329
Achromat 160/40 ARHS.1064 1 105 G322292329
Achromat 160/40 NIR ARB2 1 105 G322292525
Achromat 200/40 NIR ARB2 13 105 G322293525
Achromat -100/31,5 gef. -ARB2 NIR- 2 120 G063271525
Achromat 300/50 NIR ARB2 3 125 G322305525
Achromat 310/80 8 190 G322378000
Achromat 500/63 ARHS.1064 1 200 G322230329
Achromat 40/18 SSKN8/SF10 ARB2-IR 1 220 G322391545
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Bikonkavlinse -25,31/12,5 N-BK7 oh. Entsp. 50 15 G325214011
Bikonkavlinse -38,3/22,4 N-BK7 oh. Entsp. 50 19 G325223011
Bikonkavlinse -30,8/12,5 S-TIM 22 ARBS-BDS 45 20 G313372000
Bikonkavlinse -9,6/8 SSK 51 oh. Entsp. 8 20 G313321011
Bikonkavlinse -9,6/8 4 20 G313321000
Bikonkavlinse -50/12,7 BK7 ARHS-BDS.1064 1 22 G313374329
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Bikonkavlinse -100/22,4 BK7 ARB2-BDS 8 25 G313216322
Bikonkavlinse -100/22,4 BK7 NIR ARB2-BDS 7 25 G313216525
Bikonkavlinse -100/25,4 BK7 ARB2-BDS 15 25 G313338322
Bikonkavlinse -100/25,4 BK7 ARHS-BDS.1064 6 25 G313338329
Bikonkavlinse -25,8/18 N-BK7 ARB2 136 25 G313322000
Bikonkavlinse -26,3/19 N-SF10 oh. Entsp. 194 25 G313307000
Bikonkavlinse -50/22,4 BK7 ARB1-BDS 3 25 G313215321
Bikonkavlinse -50/22,4 BK7 NIR ARB2-BDS 2 25 G313215525
Bikonkavlinse -30/22,4 BK7 ARB1-BDS 8 30 G313206321
Bikonkavlinse -20/12,5,BK7,ARHS-BDS.1064nm 1 30 G313353329
Bikonkavlinse -200/12,5,BK7,ARB2 6 30 G313356322
Bikonkavlinse -21,8/15,BK7,ARHS-BDS.1064nm 1 30 G313311329
Bikonkavlinse -100/12,7 gef. -ARB2 VIS- 10 35 G052404322
Bikonkavlinse -50/12,5 BK7 ARHS-BDS 2 40 G313354329
Bikonkavlinse -50/22,4 gef. -ARB2 NIR- 2 50 G063061525
Bikonkavlinse -20/12,7 gef. 2 55 G063881000
Bikonkavlinse -500/40 BK7 ARHS-BDS.1064nm 4 60 G313249329
Bikonkavlinse -500/40 BK7 NIR ARB2-BDS 1 60 G313249525
Bikonkavlinse -100/40 BK7 ARB2-BDS 2 65 G313241322
Bikonkavlinse -100/40 BK7 NIR ARB2-BDS 3 65 G313241525
Bikonkavlinse -30/22,4 Quarz NIR ARB2-BDS 4 75 G313331525
Bikonkavlinse -50/22,4 Quarz ARB2-bds. 4 75 G313333322
Bikonkavlinse -50/22,4 Quarz NIR ARB2-BDS 2 75 G313333525
Bikonkavlinse -50/25 BK7 ARB2-BDS 8 75 G313327322
Bikonkavlinse -50/25,4 BK7 ARHS-BDS 1064 2 75 G313337329
Bikonkavlinse -30/22,4,Quarz,ARB1-BDS 1 75 G313331321
Bikonkavlinse -17,1/12,5 unbeschichtet 49 80 G325211011
Bikonkavlinse -20/22,4 Quarz NIR ARB2-BDS 1 85 G313330525
Bikonkavlinse -10/8 N-SSK 8 oh. Entsp. 43 95 G325220011
Bikonkavlinse -100,ARHDS,in Fassung 40 23 100 G630006140
Bikonkavlinse -5/6 unbeschichtet 25 115 G325210011
Bikonvexlinsen
Bikonvexlinse 6/3 BK7 13 10 G311330011
Bikonvexlinse 8/8 N-SSK8 ohne Entsp. 171 10 G311233011
Bikonvexlinse 100/12,7 BK7 NIR ARB2-BDS 6 15 G311386525
Bikonvexlinse 150/12,7 BK7 NIR ARB2-BDS 9 15 G311387525
Bikonvexlinse 30/12,7 BK7 ARB1-BDS 1 15 G311383321
Bikonvexlinse 30/12,7 BK7 ARB2-BDS 4 15 G311383322
Bikonvexlinse 30/12,7 BK7 NIR ARB2-BDS 8 15 G311383525
Bikonvexlinse 50/12,7 BK7 ARB1-BDS 2 15 G311384321
Bikonvexlinse 50/12,7 BK7 NIR ARB2-BDS 1 15 G311384525
Bikonvexlinse 80/12,7 BK7 ARB1-BDS 2 15 G311385321
Bikonvexlinse 80/12,7 BK7 NIR ARB2-BDS 5 15 G311385525
Bikonvexlinse 9,2/7 S-NSL 5 ARBS.532-1064 41 15 G311150000
Bikonvexlinse Achr.20/10 ohne Entsp. 112 15 G311125011
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optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Innovas
Mikrospiegel für die Adaptive Optik
Bildverbesserung durch
Wellenfrontkorrektur
von Jens Knobbe, Michael Wildenhain, Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) Dresden
Was beim Blick an den nächtlichen Himmel als Flackern der Sterne sichtbar wird, stellt bei näherer Betrachtung
eine große optische Herausforderung für die Astronomie dar. Die Rede ist von Turbulenzen in der Erdatmosphäre:
Sie machen scharfe Abbildungen unmöglich und führten zur Entwicklung der Adaptiven Optik. War die Astronomie
der maßgebliche Motor der Adaptiven Optik, so entstanden in den letzten Jahren weitere Anwendungen
in anderen Fachgebieten. Die daraus resultierende Nachfrage nach miniaturisierten Bauelementen zur optischen
Phasenfrontkontrolle hat am Fraunhofer IPMS zur Entwicklung neuartiger MEMS-Bauelemente geführt.
turbulentes
Medium
Wellenfrontkorrektor
Regelelektronik
Abb. 1: Prinzip eines adaptiv-optischen Systems.
Innerhalb eines abbildenden optischen
Strahlenganges haben Turbulenzen in der
Atmosphäre, Hitzeflimmern über heißem
Asphalt oder Tränenflüssigkeit auf dem
Auge eines gemeinsam: eine räumliche
und zeitliche Variation des Brechungsindexes
über den Strahlquerschnitt. Eine
Lichtwelle, die solch ein fluktuierendes
Medium durchläuft, wird gestört, wodurch
die dabei entstehenden Abbildungsfehler
letztlich zur Degradation der Bildqualität
gestörtes Bild
korrigiertes Bild
Wellenfrontsensor
(Shack-Hartmann-Sensor)
führen. Dabei ist die Überlagerung von
Störung und Bildinformation am Ort der
Bildaufnahme nicht mehr trennbar.
Messen und korrigieren
Das Prinzip (Abbildung 1) der Adaptiven
Optik (AO) besteht darin, die auftretenden
Störungen zu messen und anschließend
zu korrigieren. Dies muss bezogen auf
die charakteristischen Zeitkonstanten der
Fluktuation in Echtzeit geschehen. Zur
messtechnischen Erfassung der Störung
bieten sich unterschiedliche Verfahren an,
wobei die Messung der fehlerbehafteten
Lichtwellenfront die in der Adaptiven Optik
gängige Methode ist. Für diesen Zweck finden
bevorzugt Shack-Hartmann Sensoren
Verwendung. Die aus dieser Messung
gewonnene Information über die Wellenfrontverzerrung
wird nun zur Ansteuerung
eines Korrektors genutzt, der ortsaufgelöst
die optischen Phasenunterschiede über
dem Strahlquerschnitt ausgleicht. Als dynamisch
adaptierbare Wellenfrontkorrektoren
eignen sich beispielsweise deformierbare
Spiegel oder auch Flüssigkristalle. Das oben
beschriebene und in Abbildung 1 dargestellte
Prinzip setzt allerdings die Existenz
einer Referenzwelle voraus, die ebenfalls
das Medium durchläuft. In manchen Fällen
liefert das abzubildende Objekt selbst
die Referenzwelle (z.B. Leitstern in der
Astronomie), oft wird sie jedoch künstlich
erzeugt. Geeignet ist für diesen Zweck
eine Anordnung aus einem Messlaser, der
die Störung im einfachen oder doppelten
Durchgang durchläuft und dem Wellenfrontsensor,
der die Wellenfrontverzerrung
des Messlasers auswertet.
> Kontakt
www.ipms.fraunhofer.de
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines

Innovas
Abb. 2: IPMS Mikrospiegelbauelement basierend auf
MEMS-Technologie.
Abb. 3: Elektronenmikroskopische Aufnahme
einzelner Mikrospiegel.
Abb. 5: Falschfarbendarstellung der mittels Phasenplatten
gestörten Wellenfront.
Korrektureigenschaften
Die erzielbare Qualität der adaptivoptischen
Bildkorrektur wird ganz
wesentlich von den Eigenschaften des
Wellenfrontkorrektors bestimmt. Dabei
spielt vor allem die möglichst formtreue
Nachbildung der aberrierten Wellenfront
eine Rolle. Sie wird im Wesentlichen von
der Beschaffenheit der optisch wirksamen
Spiegeloberfläche, der Anzahl und der
maximal möglichen Auslenkung der Stellelemente
bestimmt. Da sich Phasenfrontverzerrungen
unterschiedlicher Umgebungen
und Fehlerquellen in ihrer räumlichen (und
zeitlichen) Komplexität deutlich unterscheiden
können, sind die an den Korrektor
gestellten Anforderungen stark von der
jeweiligen Anwendung abhängig. Dies ist
ein wesentlicher Aspekt, der bei der Entwicklung
von Wellenfrontkorrektoren zu
berücksichtigen ist.
Function, PSF) in Form des Strehl-Verhältnisses.
Darüber hinaus bietet sich für
ausgedehnte Bildfelder und inkohärente
Abbildung die Messung der Modulations-
Übertragungsfunktion (Modulation Transfer
Function, MTF) an.
Der IPMS-Wellenfrontkorrektor
Wellenfrontkorrektoren, wie sie in der
Astronomie eingesetzt werden, sind meist
große, kostspielige, aufwändig als Einzelstücke
hergestellte Membranspiegel,
an deren Rückseite als Stellglieder Spulen
oder Piezoaktuatoren angebracht sind.
Da die Adaptive Optik für viele andere
Anwendungen in den Fokus rückt, sind
kleine, kompakte und vor allem in Serienproduktion
herstellbare Bauelemente
gefragt. Für diesen Zweck wurde am
Fraunhofer IPMS ein monolithisch integriertes
MEMS (Micro Electromechanical
System)-Bauelement (Abbildung 2) entwickelt,
dessen reflektierende Oberfläche
mit Hilfe von 240 x 200 Mikrospiegeln
die Form einer Wellenfront approximieren
kann. Die Senkspiegel (Abbildung 3) mit
einer Kantenlänge von 40 µm stehen auf
einer CMOS-Backplane, mit deren Hilfe
eine Ansteuerung der einzelnen Pixel
erfolgt. Durch Programmierung der unter
jedem Mikrospiegel liegenden Speicherzelle
können diese elektrostatisch analog
bis zu 500 nm abgesenkt werden. Die
Spiegelsegmentierung erlaubt es unter
Ausnutzung von 2π-Phasensprüngen ein
weitaus tieferes effektives Phasenprofil
erzeugen zu können, als dies der Hub der
einzelnen Spiegelelemente zulässt. Das
zugrunde liegende Prinzip ist dem der
Fresnellinse ähnlich.
OPD, PSF und MTF
Wellenfrontkorrektor
(Senkspiegelmatrix)
Wellenfrontsensor
(Shack-Hartmann
Sensor)
Als Maß für den Grad der erreichten Korrektur
sind verschiedene optische Größen
gebräuchlich. Die Abweichung der korrigierten
von der idealen Form der Wellenfront
wird als optischer Wegunterschied
(Optical Path Diffence, OPD) über dem
Strahlquerschnitt angegeben. Diese Größe
kann unmittelbar aus den Messdaten des
Wellenfrontsensors gewonnen werden.
Eine weitere Möglichkeit, den Restfehler
zu quantifizieren, besteht in der Messung
der Punktbildfuntion (Point spread
Phasenplatten zur
Erzeugung von
Aberrationen
Objekt
(Dia)
CCD Kamera
Abb. 4: Schematische Darstellung eines AO-Testaufbaus zur Charakterisierung des IPMS-Wellenfrontkorrektors.
Laser
LED
optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Innovas
Abb. 6: USAF 1951 Testmuster
a) ungestörtes Bild ...
... b) durch Phasenplatte
gestörtes Bild ...
... c) mit adaptiver Optik.
Das AO-Testsystem
Zur Untersuchung der optischen Korrektureigenschaften
der IPMS-Senkspiegelmatrix
wurde unter Nutzung des LINOS Tubussystems
der in Abbildung 4 schematisch
dargestellte Optikaufbau realisiert. Die
Optik besteht aus zwei teilweise kombinierten
Strahlengängen. Blau dargestellt
ist der Abbildungsstrahlengang, bei dem
mit LED-Licht ein ausgedehntes Objekt
(Dia) auf eine CCD-Kamera abgebildet
wird. Der Aufbau stellt vom Grundsatz
her ein Abbildungssystem dar, dessen Bildübertragung
durch Aberrationen gestört
und anschließend korrigiert werden kann.
Rot dargestellt ist der für eine Korrektur
benötigte Messstrahlengang. Das hierfür
verwendete Laserlicht wird mit Hilfe chromatischer
Strahlteiler hinter dem Objekt
in den Abbildungsstrahlengang ein- und
vor der Kamera wieder ausgekoppelt und
schließlich auf den Wellenfrontsensor
Abb. 8: Foto des AO-Testaufbaus.
geführt. In dem gemeinsam zurückgelegten
Lichtweg befinden sich zunächst
eine Vorrichtung zur Erzeugung der Phasenfrontdeformation
und anschließend der
Wellenfrontkorrektor. Da sich Fehlerebene,
Korrektor und Sensor in zueinander konjugierten
Ebenen befinden müssen, ist
jeweils ein Teleskop für die dafür benötigten
Abbildungen zwischengeschaltet. Das
System misst also den Wellenfrontfehler
des Laserlichts, korrigiert jedoch Laser und
LED-Licht simultan, da beide dieselbe Störung
durchlaufen.
Für die Erzeugung definierter Phasenfrontverzerrungen
werden Quarzglasplatten
verwendet, die unterschiedliche Oberflächenprofile
in Form von Zernike-Polynomen
oder Zufallsmustern besitzen. Im
Gegensatz zur Mehrzahl vorhandener Testsysteme
ist es mit diesem Aufbau möglich,
neben der OPD auch
die polychromatische
MTF zu messen. Für die
MTF-Messung werden
Grauwert-Sinusgitter
als abzubildende
Objekte verwendet.
Messergebnisse
Das Ergebnis einer
Bildkorrektur mit dem
IPMS-Bauelement ist in
Abbildung 6 gezeigt.
Für eine zunächst qualitative
Bildbewertung
Abb. 7: MTF als Funktion der auf die Grenzfrequenz
des Messsystems normierten Ortsfrequenz.
dient als Objekt eine Glasplatte mit USAF
1951 Testmustern. Der für die Messungen
eingebaute Wellenfrontfehler entspricht
einem Zufallsmuster mit 1λ-Phasendifferenz
(Abbildung 5). Für eine quantitative
Untersuchung wurden die Testmuster
durch Grauwert-Sinusgitter ersetzt und für
eine Reihe von Ortsfrequenzen sowohl die
unkorrigierte als auch die korrigierte MTF
gemessen. Die in Abbildung 7 gezeigten
Daten verdeutlichen die hohe Korrekturleistung
der IPMS-Senkspiegelmatrix. Der
Bildkontrast wird dabei auf ca. 5% genau
wieder hergestellt.
Zusammenfassung
Neue Anwendungsgebiete in der Adaptiven
Optik werden in Zukunft neue,
kompakte und in Stückzahlen herstellbare
Wellenfrontkorrektoren erfordern. Die
am Fraunhofer IPMS entwickelte MEMS-
Senkspiegelmatrix erfüllt diese Ansprüche.
Für die Bewertung von Bildkorrekturen,
die mit diesem Bauelement durchgeführt
werden, wurde mit LINOS Komponenten
ein spezielles AO-Testsystem realisiert. Die
mit Hilfe dieses Aufbaus vorgenommenen
MTF-Messungen zeigen die hohe Qualität
der mit dem IPMS-Bauelement korrigierten
Bilder.
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines
Tipp
Das IPMS bietet den MEMS-Wellenfrontkorrektor
zusammen mit Ansteuerelektronik
und Software für Evaluierungszwecke
als MEMS Phase Former
Kit an.

INNOVAS
Exklusiv von WimOptik für die LINOS Mikrobank
Neue XY-Justierplatte
von Willem D. van Amstel, Geldrop (Niederlande)
Exklusiv für das populäre LINOS Mikrobanksystem hat WimOptik eine neue XY-Justierplatte entwickelt.
Basierend auf modernen Mechanik-Design-Prinzipien werden die Vorteile von Festkörperfedergelenken voll
ausgenutzt. Wenn eine XY-Justierung mit hoher Präzision und Stabilität gefordert ist, bietet die neue Einheit
aus Aluminium eine kompakte und wirtschaftliche Lösung.
nierer kombiniert. Meistens werden hierfür
Kugel- oder Gleitführungen verwendet.
Normalerweise wird das Spiel der Feinstellschraube
oder Mikrometerschraube durch
Gegendruckfedern eliminiert. Allerdings
ergibt sich durch die Feder in Kombination
mit der Reibung der Führung ein virtuelles
Spiel, die Hysterese. Daraus resultiert, dass
diese Art von Positionierern eine schlechte
Langzeitstabilität bietet.
Zunächst nur für Hightech
Anwendungen
Die xy-Justierplatte jetzt aus Aluminium.
Die neue XY-Justierplatte ist aus einem
massiven Stück Aluminium hergestellt.
Sie stellt eine vollkommen überarbeitete
Variante zur Justierplatte aus gehärtetem
Stahl dar, die seit einigen Jahren bei LINOS
in das Mikrobankprogramm eingeführt
ist. In den meisten empfindlichen optomechanischen
Aufbauten ist eine hochpräzise
laterale Justierung von z.B. Single
Mode Optischen Fasern, Pinholes in Laserstrahlaufweitungen
oder Optiken mit sehr
kurzen Brennweiten ein sehr wichtiges
Thema.
Störfaktor Hysterese
Ein bekanntes Problem bei den meisten
XY-Positionierern konventioneller Bauart
ist die Instabilität: Sie wird durch Hysterese
hervorgerufen, verursacht durch
das Umkehrspiel. Die meisten kommerziell
erhältlichen Aufbausysteme bieten
gebrauchsfertige XY-Justiereinheiten an.
Diese Positionierer bestehen klassisch aus
einem kombinierten Aufbau. Um die benötigten
Freiheitsgrade zu erreichen, sind
tatsächlich zwei identische kleine Positio-
Das LINOS Mikrobanksystem war und
ist auch immer noch weltweit ein sehr
populäres Aufbausystem. Bei Philips beispielsweise
findet sich in nahezu allen
Labors die Mikrobank als bevorzugtes
System für Experimentieraufbauten. Die
benötigten Bauteile sind in jedem Labor
vorrätig. Selbst Produktionsausstattung
wie Messaufbauten werden unter Verwendung
von Mikrobankkomponenten
realisiert. Aufgrund von Problemen mit der
Genauigkeit und Stabilität mit kommerziell
erhältlichen XY-Justierungen begann der
Autor vor 15 Jahren die Entwicklung eines
verbesserten Positionierers, kompatibel
zum LINOS Mikrobanksystem. Bereits seit
einigen Jahren ist dieser Positionierer bei
LINOS erhältlich. Aufgrund der hohen
Produktionskosten war der Einsatz bisher
für die Version aus gehärtetem Stahl auf
> Kontakt:
sales@linos.de
optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Innovas
wenige spezialisierte Hightech Anwendungen
begrenzt – nämlich dort, wo die
überlegenen Eigenschaften zwingend notwendig
waren.
Dasselbe Design, geringere Kosten
Der Autor dieses Beitrags verließ Philips
und gründete die Firma WimOptik mit
dem Ziel, basierend auf denselben Design-
Prinzipien, aber zu geringeren Kosten eine
ähnliche Verstelleinheit zu entwickeln.
Jeder, der eine präzise und auch stabile
XY-Justierung im LINOS Mikrobanksystem
benötigt, soll diese zu vertretbaren Kosten
nutzen können. Aus der Erfahrung
sind wir überzeugt, dass das Design mit
Festkörpergelenken den meisten kommerziellen
Designs deutlich überlegen ist.
Trotzdem ist WimOptiks Hauptgeschäft die
Entwicklung von optischer Messtechnik,
speziell 3D Messtechnik und Ausrüstung
zur Qualitätsprüfung. WimOptik hat
große Erfahrung in der Konstruktion von
modernen Positionierern mit Blattfedergelenken.
Zum Beispiel wurde kürzlich einen
vollständig aus Festkörperfedergelenken
bestehenden XY- und Neigepositionierer
entwickelt.
Hochfeste Aluminiumlegierung
Festkörpergelenk-Design.
Die Bewegung der XY-Justierplatte von
LINOS basiert auf einer Doppelparallelogramm
Konstruktion aus Festkörperfedergelenken,
hergestellt aus einer speziellen
hochfesten Aluminiumlegierung durch
CNC Funkenerosion. Dieses Konzept bietet
mehrere wichtige Vorteile gegenüber
klassischen Konstruktionen: Die Bewegungen
in X und Y Richtung finden nur
in einer Ebene statt, die Auftretenden
Kräfte bei der Justierung erzeugen keine
unerwünschten Momente, die eine
unkontrollierte seitliche Instabilität hervorrufen
würden. Die Konstruktion ist damit
kräftemäßig in sich geschlossen. Ebenso
befindet sich das thermische Zentrum
deckungsgleich mit der mechanischen und
optischen Achse des Bauteils, dadurch
wird die thermische Stabilität deutlich
gesteigert. Aufgrund der Konstruktion
des Doppelparallelogramms aus Festkörperfedergelenken
existieren nur die
gewünschten Freiheitsgrade in X- und
Y-Richtung. Parasitäre Bewegungen lässt
das System nicht zu. Außerdem bietet die
Konstruktion aus Festkörperfedergelenken
einen spielfreien Bewegungsmechanismus:
Jeglicher Verschleiß und Hysterese sind
ausgeschlossen.
Feingewindige Druck-/Zugschraube
Für die Justierung musste ein Kompromiss
geschlossen werden. Theoretisch wäre
eine Justierung durch zwei Schrauben auf
gegenüberliegenden Seiten für jede Achse
optimal. Dieses hätte jedoch die Anwendung
der XY-Justierung eingeschränkt,
da der Benutzer freien Zugang zu allen
vier Seiten benötigen würde, um eine
Justierung vorzunehmen. Daher wurde
die Justierung durch je eine Feingewinde
Druck- und Zugschraube ausgeführt. Die
Druckschraube ist über eine Stahlkugel
mit der Platte in Kontakt. Durch Betätigen
beider Schrauben kann die Justierung
sehr feinfühlig im Mikrometerbereich
vorgenommen und abschließend blockiert
werden. Mittels Anordnung der Justierschrauben
jeweils auf einer Seite sind
noch zwei Seiten der XY-Justierplatte für
andere Verwendungen frei. Dieses wurde
genutzt, um dort Gewindebohrungen zur
Befestigung der Platte z.B. auf Reitern der
Flachschiene FLS 40 anzubringen.
Fokus auf die neue XY-Justierplatte
von WimOptik
● feinfühlige Justierung im Mikrometerbereich
● hochfeste Aluminiumlegierung
● Bewegung in X- und Y-Richtung in nur
einer Ebene
● keine unkontrollierte seitliche Instabilität
● thermische Stabilität deutlich gesteigert
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines

Checkup
Industrieverband SPECTARIS
Unterstützt Innovationstreiber
Insgesamt repräsentiert die SPECTARIS-Industrie mit ca. 400 Mitgliedsfirmen einen Gesamtumsatz von 40 Milliarden
Euro. In den nächsten fünf Jahren wird ein Wachstum von zehn Prozent erwartet, und mehr als 250.000 Menschen
sind direkt in den SPECTARIS-Branchen beschäftigt. LINOS ist langjähriges Mitglied des Verbands und kooperiert
mit SPECTARIS auf zahlreichen Ebenen. Wer ist dieser älteste Industrieverband Deutschlands, der 1881 gegründet
wurde, und was kann er beispielsweise für Startups unternehmen optolines fragte nach.
Innovationsstarke Branchen
Optische Technologien warten mit zweistelligem Wachstum auf. SPECTARIS baut Brücken zwischen
Wissenschaft und Wirtschaft und berät, wie Startups an Fördergelder kommen.
„Die Euphorie ist begründet“, beschreibt
Dr. Joachim Giesekus die momentane Situation
in der Branche. Der Leiter des Fachverbandes
Photonik und Präzisionstechnik
von SPECTARIS untermauert dies mit
zweistelligen Wachstumsraten. Sie seien
nicht mehr nur allein vom Export, sondern
auch von einer lebhaften Binnennachfrage
getrieben. Eine wesentliche Aufgabe
sieht SPECTARIS darin, in Deutschland
ein positives Gründerklima zu schaffen.
Dazu zählt auch, den Weg zu Förderprogrammen
frei zu machen. Deshalb
bietet SPECTARIS seinen Mitgliedern im
Bereich seiner internationalen Aktivitäten
zahlreiche EU-geförderte Programme zur
Exportförderung an, vermittelt weltweit
Geschäftspartner vor Ort, informiert über
rechtliche Rahmenbedingungen oder
kulturelle Besonderheiten und ist aktiver
Partner bei Messen und Veranstaltungen
rund um den Globus – und natürlich auch
in Deutschland. „Für die ILOPE im November
2007 in Peking beispielsweise organisieren
wir Kontaktgespräche deutscher
und europäischer Firmen mit möglichen
chinesischen Partnern“, berichtet Joachim
Giesekus.
SPECTARIS umfasst die Branchen Consumer
Optics, Photonik + Präzisionstechnik
sowie Medizintechnik. Innovation, Internationalität
und Zukunftsfähigkeit kennzeichnen
die deutsche Industrie für optische,
medizinische und mechatronische Technologien.
Laut Zentrum für Europäische
Wirtschaftsforschung (ZEW) investiert
keine andere Branche in Deutschland,
relativ zum Umsatz gesehen, so viel in
Innovationsaktivitäten. Auch beim Anteil
von Unternehmen mit Marktneuheiten
liegt diese Industrie an der Spitze. Dabei
sind ihre Vorläufer über hundert Jahre alt.
Die feinmechanische und optische Industrie
entstand aus der in Jahrhunderten
gewachsenen Zusammenarbeit von Wissenschaft
und Handwerk. Feinmechanik
und Optik gingen eine kreative Verbindung
ein. Zunehmend wuchs eine Industrie, die
zu den vielseitigsten in Deutschland zählte
und zählt. Durch ein hohes Maß an Erfindergeist,
Qualität und Kundenorientierung
konnte eine Spitzenstellung auf dem Weltmarkt
erreicht werden. Nur das perfekte
Zusammenspiel von Optik, Mechanik und
Elektronik gewährleistet, dass moderne
Hightechsysteme optimal funktionieren.
Lobbyarbeit
SPECTARIS betreibt auch aktiv Lobbyarbeit
und vertritt seine Firmen und Branchen
als „ehrlicher Makler der Interessen einer
10 optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Checkup
zukunftsfähigen, sauberen, wachstumsstarken
und Arbeitsplätze schaffenden
Industrie gegenüber allen politischen
Entscheidungsträgern“, so der SPECTARIS-
Vorstand. Auf europäischer Ebene stehen
Themen wie Umweltgesetzgebung „Blei
im Glas“ und Ausnahmeregelungen für
Überwachungs- und Kontrollgeräte sowie
Medizintechnik im Vordergrund. Laser und
optische Komponenten fallen in weiten
Teilen unter diese Kategorie. SPECTARIS
gehörte auch zu den frühen Akteuren, die
sich für das 7te Forschungsrahmenprogramm
der EU eingesetzt haben. Die sehr
erfolgreiche Technologieplattform photonics21
ist heute das greifbare Ergebnis, das
europaweite Unterstützung gefunden hat.
Auf nationaler Ebene besteht eine Zusammenarbeit
mit der verbandspolitischen
Dachorganisation, dem Bundesverband
der Deutschen Industrie (BDI). Wo immer
es sinnvoll erscheint arbeitet SPECTARIS
mit anderen Verbänden zusammen.
Gemeinsame Projekte bestehen auch mit
einzelnen Netzen der Optischen Technologien.
Aber natürlich hat SPECTARIS seit
seiner Neuausrichtung auf mehr politische
Vertretung auch bereits eine ganze Reihe
eigener Akzente gesetzt. Dazu gehören
eine Vielzahl von politischen Gesprächen
mit Regierungsvertretern, politischen Fraktionen
und Parteien, Wissenschaftlern und
vielen weiteren Entscheidungsträgern und
Organisationen.
OptoIndex und Datenbank
Optische Komponenten
Neben einer umfassenden Förderarbeit für
die Branchen dieses Fachverbandes seien
ergänzend zwei Basiswerkzeuge des Branchenmarketings
erwähnt: der OptoIndex
und die Datenbank Optische Komponenten.
Die Optischen Technologien zählen
zu den entscheidenden Schlüssel- und
Querschnittstechnologien in der deutschen
Wirtschaft. Dabei liegen gerade im Export
Chancen für die einheimische Optische
Industrie. Nicht zuletzt aus diesem
Grund hat SPECTARIS in diesem Jahr den
OptoIndex erstmalig und ausschließlich in
englischer Sprache herausgegeben, um bei
der Suche nach Produkten und Dienstleistungen
auch globaler helfen zu können.
Die Zahl aller im OptoIndex gelisteten
Firmen und Institutionen steigerte sich
auf mittlerweile über 1.000. Mit ihm soll
sichergestellt werden, dass Kunden und
Lieferanten sowie Kooperationspartner aus
allen Gebieten der Optischen Technologien
schnell zusammenfinden und keine Zeit
mit aufwändigen Recherchen verschwenden
müssen. Weitere Informationen finden
Interessierte auf der Homepage
www.optoindex.de/ot.
Ergänzt wird dieses Informationsangebot
durch die Datenbank für Optische Komponenten.
Die Datenbank wird ständig
gepflegt und in seiner Struktur den aktuellen
Erfordernissen angepasst. Was als
gedrucktes Werk vor vielen Jahren
begann, ist heute ein Verzeichnis, das
als Datenbank unter der Adresse
www.optischekomponenten.de im
Internet präsent ist. „Der Erfolg gibt uns
Recht. Derzeit bieten über 100 Firmen
ihre Produkte in dieser Datenbank an“,
betont Joachim Giesekus. Dabei richtet
sich die Datenbank nicht nur an Mitglieder
von SPECTARIS, sondern an die gesamte
Branche. Durch gezieltes Einstellen der
Komponenten in die Kategorien „Mechanik“,
„Optik“, „Mikro- und Faseroptik“
sowie „Laser und Optronik“ und durch die
Möglichkeit, erläuternde Informationen
zu geben und Links einzufügen, wird es
dem Suchenden sehr leicht gemacht,
das gewünschte Produkt zu finden. Um
die Internationalität widerzuspiegeln,
steht neben einer deutschen Navigation
auch eine englische Menüführung zur
Verfügung. Für Mitglieder ist der Eintrag
kostenlos.
Technologieberatung bei SPECTARIS
Seit 2003 bietet SPECTARIS seinen Mitgliedsunternehmen
mit der neu geschaffenen
Technologieberatungsstelle eine
weitere Dienstleistung an. Die Technologieberatung
beantwortet Fragen zu
Forschungsaktivitäten, hilft Kontakte zu
Forschungseinrichtungen aufzubauen und
berät in allgemeinen Fragen zu Optischen
Technologien. Bei Ausschreibungen zu Verbundprojekten
hilft sie sehr erfolgreich die
richtigen Partner zu finden. Hauptaufgabe
ist aber die Geschäftsführung der Forschungsvereinigung
Feinmechanik, Optik
und Medizintechnik. F.O.M. Der eingetragene
Verein organisiert Projekte der industriellen
Gemeinschaftsforschung mit Mitteln
des BMWi. Seit 2003 wurde sowohl
das Projektvolumen, die Zahl der Projekte
als auch die Zahl der beteiligten Firmen um
das vier bis fünffache gesteigert. Näheres
finden Sie unter www.forschung-fom.de.
SPECTARIS versteht sich
als moderner Dienstleister
seiner Mitgliedsfirmen.
Wo immer ein Bedarf
an der Schnittstelle zwischen
Industrie, Politik,
Forschung und
Gesellschaft
entsteht,
ist das die
Aufgabe des
Verbandes.
Dr. Joachim Giesekus leitet die
Technologieberatungsstelle bei
SPECTARIS.
Auszug aus den umfangreichen
Dienstleistungen von SPECTARIS:
● Aktuelle Informationen zur
Branchenentwicklung
● Detaillierte Außenhandelsinformationen
● Exklusive Marktberichte
● Studien in Kooperation mit Droege &
Comp., Kienbaum, Frost & Sullivan,
GfK, dem BMWi, BMBF, der
EU-Kommission und weiteren
● Analystenkonferenzen mit der
Deutschen Börse
● Fachkongresse zur Optischen Industriesensorik
mit dem Carl Hanser Verlag
● Deutsche Gemeinschaftsstände auf
zahlreichen Messen im Ausland
● Wahrung der Brancheninteressen
in zahlreichen Messebeiräten
● Zahlreiche weitere nationale und
internationale Aktivitäten
> Ansprechpartner:
Dr. Joachim Giesekus
Fon +49 (0) 30 41 40 21- 29
giesekus@spectaris.de
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines 11

Service
LINOS Dienstleistung: Beschichten von Linsen
Jobcoating von Mikrooptiken
Strategische Partnerschaften sind, wenn sie geschickt eingefädelt sind, für beide Seiten immer eine win-win-
Situation. Diese erleben in Göttingen die Firmen LINOS und NOLTE & GRZESZIK MIKROOPTIK: Bereits seit 2003
kooperieren beide Unternehmen im Bereich hochwertiger Beschichtung von mikrooptischen Linsen.
Beschicken der Hochvakuumanlage – bestehend u.a. aus Substrathalter, Elektronenstrahlverdampfer, Schiffchen, Heizung und Schichtdickenmessung.
Make or buy – für NOLTE & GRZESZIK
war die Antwort auf die Frage rasch
geklärt: Nach kurzer Testphase erteilte die
Geschäftsführung grünes Licht. Nachdem
das Unternehmen, das sich seit über drei
Jahrzehnten mit neuen Dimensionen in
der Anwendung von Mikrooptiken befasst,
in LINOS einen weiteren Partner für das
Beschichten von Linsen gefunden hatte,
ging Vieles leichter: Die Lieferbereitschaft
erhöhte sich, Lieferzeiten verkürzten sich
und gelegentlich hinderliche Zollabwicklungen
entfielen. Mittlerweile beschichtet
LINOS für den Mikrooptikhersteller etwa
170 verschiedene Artikel. Die Durchmesser
der Linsen liegen zwischen 1,6 mm und
8,3 mm.
Schneller mit Multifunktionshalter
Die Reinigung der Linsen erfolgte zunächst
zu 100 Prozent in Handarbeit. Weitere
Versuche erfolgten halbautomatisch in
der Reinigungsanlage bei LINOS. Seit dem
Beginn der Zusammenarbeit bestand die
Idee, ein Werkzeug zu entwickeln – einen
Multifunktionshalter „MFH“. Mit ihm
> Kontakt
www.nolte-grzeszik.de
12 optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Service
sollten die Linsen aufbewahrt, transportiert,
gereinigt und beschichtet werden. In
Zusammenarbeit mit der Firma UCM AG
entstand dann die Schleudertechnik. Der
MFH erfüllt mehrere Funktionen, die unterschiedliche
Anforderungen an das Material
und die Ausführung stellte. Sie alle werden
heute zu 100 Prozent erfüllt:
● Größe des Halters
● Anordnung der Linsen im Halter
● sicherer Halt für den Transport der Linse
ohne Beschädigung
● Reinigung in einer Ultraschall-Reinigungsanlage
● Temperaturbeständigkeit bis 300 °C
● einfache Handhabung
● hohe Lebensdauer
● geringe Kosten
Neue Ultraschall-Reinigungsanlage
Für NOLTE & GRZESZIK reduzieren sich die
Tätigkeiten heute auf das Einlegen der
Linsen in den Halter sowie auf die Kontrolle
und Endabnahme bei der Rückgabe.
LINOS setzt die Halter in die Schleuder.
Dann erfolgt die Ultraschall-Reinigung, die
Sichtkontrolle vor und nach dem Beschichten.
Dazwischen findet das eigentliche
Beschichten in Hochvakuum-Technik statt,
später werden die Linsen an NOLTE &
GRZESZIK zurückgeliefert. 2005 investierte
LINOS in eine neue Ultraschall-Reinigungsanlage,
in der die Schleuder vollautomatisch
durch die Reinigungsbecken fährt.
Die neue Anlage und somit die Reinigung
im Halter wurde im Januar 2006 in Betrieb
genommen.
Bernd Wiese, Geschäftsführer von NOLTE & GRZESZIK, mit der abgewinkelten Kompaktoptik in einem
Endoskop. Damit kann der Arzt, beispielsweise bei einem lädierten Knie, „um die Ecke“ schauen.
In der neuen Ultraschall-Reinigungsanlage von LINOS
fährt die Schleuderscheibe vollautomatisch durch die
Reinigungsbecken.
FOKUS auf NOLTE & GRZESZIK
Mit immer neuen Entwicklungen in der
Fertigungstechnik erschließt NOLTE &
GRZESZIK seit über drei Jahrzehnten neue
Dimensionen in der Anwendung von
Mikrooptiken – von 0,6 mm bis 10 mm
Durchmesser. Die Linsen-Miniaturisierung
bis in den Bereich unter 1 mm Durchmesser
hinein macht flexiblere Geräte möglich
und erweitert gerade in der Medizin,
aber auch in der zerstörungsfreien
Inspektion von Geräten und Materialien
die bisherigen Möglichkeiten enorm: bei
Endoskopen, Mikroskopen und in der
gesamten Opto-Mechanik.
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines 13

Basics
Qualitätssicherung durch die PSM Potential-Seebeck-Mikrosonde
Eine multidisziplinäre Messtechnik
Die Potential-Seebeck-Mikrosonde ist ein Instrument zur Messung des ortsaufgelösten Seebeck-Koeffizienten
und der elektrischen Leitfähigkeit. Die für optolines beschriebene Messtechnik wurde von der PANCO GmbH
in Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkstoff-Forschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
entwickelt.
eine Charakterisierung. Dies ist bei der
Untersuchung vieler Materialien wichtig
– beispielsweise bei funktionsgradierten
Materialien und sogar zur Qualitätskontrolle
von Halbleitern. Um Daten insbesondere
zur Homogenität oder Verteilung
der Komponenten zu erlangen ist die Seebeck
Scan-Mikrosonde also ein geeignetes
Gerät, um ortsaufgelöste Seebeck-Koeffizienten
an der Oberfläche eines Probestückes
zu messen.
Leitfähigkeit und Widerstand
Versuchsaufbau mit LINOS Komponenten.
Eine Scanning Seebeck-Mikrosonde
wurde mit der Messung des elektrischen
Potenzials entlang der Oberfläche von
Halbleiterwerkstoffen oder metallischen
Materialien kombiniert. Mit einer
erhitzten Prüfspitze wird auf der Oberfläche
der zu untersuchenden Probe der
Seebeck-Koeffizient gemessen. Dabei
wird eine speziell entwickelte Probenhalterung
eingesetzt. So kann Wechselstrom
an die Probe gelegt und der Spannungsabfall
zwischen einem Stromkontakt
und der beweglichen Prüfspitze ermittelt
werden. Diese Spannung verhält sich
proportional zur elektrischen Leitfähigkeit
und der Position der Spitze. Daraus
erfolgt eine ortsaufgelöste Bildgebung
des Seebeck-Koeffizienten sowie der
elektrischen Leitfähigkeit. Darüber hinaus
wird der Kontaktwiderstand zwischen
verschiedenen Materialien sichtbar – in
segmentierten thermoelektrischen und
anderen Materialien.
Der Seebeck-Koeffizient S
S ist ein Maß der elektrisch aktiven Komponenten
in einem Material. Wird die
Ortsauflösung S mit einer Scan-Temperatursonde
gemessen, werden verschiedene
Komponenten sichtbar und ermöglichen
Bei vielen Materialien spielt die Homogenität
der elektrischen Leitfähigkeit eine
wichtige Rolle; das gilt besonders für die
Qualität von Halbleitern. Mit Hilfe dieser
Vorrichtung können nicht nur die elektrische
Leitfähigkeit, sondern auch der
ohmsche Kontaktwiderstand zwischen verschiedenen
Materialien gemessen werden.
Die Messdaten für Materialien mit niedrigen
Widerstandswerten bewegen sich
normalerweise im Bereich einiger μV und
überlagern sich mit Störungen. Deshalb
und um thermoelektrische Effekte zu vermeiden,
ist der Strom ein niederfrequenter
Wechselstrom, und die Daten werden mit
Hilfe eines Lock-In Verstärkers gefiltert.
Dazu wurde ein System zum Berühren des
Probestückes mit der Tastspitze entwickelt:
Der Kontaktdruck der Tastspitze kann
gesteuert und systematisch variiert werden.
Die Wärmeleitfähigkeit κ der Probe
wirkt sich signifikant auf die physikalisch
mögliche Lateralauflösung von S aus;
ein niedriger κ von < 1 W/mK ergibt die
höchste Auflösung.
> Kontakt
www.panco.de
14 optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Basics
Funktionalität
Eine erhitzte Tastspitze wird auf die Oberfläche
einer Probe gebracht, die Sonde
mit einem Thermoelement verbunden (in
diesem Fall vom Type T, Cu-CuNi) und die
Temperatur T1 gemessen. Die Probe befindet
sich mit einer Wärmesenke in gutem
elektrischem und thermischem Kontakt
und wird ebenfalls mit einem Thermoelement
zur Messung von T0 verbunden. Die
Tastspitze erhitzt die Probe in der Nähe der
Spitze, was zu einem Temperaturgefälle
führt. Durch Kombination von Cu-Cu- und
CuNi-CuNi-Drähten der Thermoelemente
werden die Spannungen U0 und U1
gemessen. Daraus ergibt sich der Seebeck-
Koeffizient S gemäß den Gleichungen:
U = ( S − S ) ⋅( T − T )
0 S Cu 1 0
und
U = ( S − S ) ⋅( T − T )
1 S CuNi 1 0
ergibt
S
U0
= (
U − U S − S ) + S
S Cu CuNi Cu
1 0
also der Seebeck-Koeffizient der Probe in
der Position der Tastspitze.
Die spitz zulaufende Sonde ist auf einem
dreidimensionalen Mikro-Positioniersystem
von LINOS angebracht. Eine speziell entwickelte
Kontaktdetektion lässt ein kontrolliertes
Aufsetzen und damit auch einen
kontrollierten Andruck der Spitze auf die
Probe zu. Sie ermöglicht die Feststellung
der individuellen Thermokraft jeder einzelnen
Probenposition bei einer bestimmten
Temperatur – im einfachsten Fall bei
Raumtemperatur. Das Messergebnis liefert
ein zweidimensionales Bild des Seebeck-
Koeffizienten von der Probenoberfläche.
Ähnlich dem Seebeck-Oberflächen-Scan
kann das elektrische Potenzial gemessen
werden. Für diesen Zweck wurde eine
Probenhalterung entwickelt, die nicht nur
die Probe mechanisch hält, sondern auch
einen elektrischen Strom an die Probe leitet.
Zur Spannungsaufnahme wird dieselbe
Tastspitze verwendet wie für die Messung
des Seebeck-Koeffizienten. Die Bewegung
der Spitze mit den LINOS Lineartischen
erlaubt das Scannen der Probe. Die Veränderung
des elektrischen Potenzials kann an
der Probe entlang gemessen werden. Der
spezifische elektrische Widerstand kann
für jeden Messpunkt nach dem Ohmschen
Gesetz berechnet werden: mit der gemessenen
Spannung U, dem an der Probe
liegenden Strom I und
ρ = R l A
mit dem Widerstand R, dem spezifischen
Widerstand ρ, der Länge l und dem Querschnitt
A der Probe.
Abb. 2: Schematische Darstellung der Potenzialsonde.
Ein elektrischer AC-Strom wird an die Probe
gelegt, und eine Tastspitze scannt die Oberfläche
der Probe und misst das elektrische Potenzial an
jedem Punkt. Das führt zum spezifischen elektrischen
Widerstand.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird nicht nur
die elektrische Leitfähigkeit, sondern auch
der ohmsche Kontaktwiderstand zwischen
verschiedenen Materialien gemessen,
beispielsweise bei thermoelektrischen
Materialien oder anderen Compounds.
Mit Hilfe eines Lock-In Verstärkers können
die Wechselstromsignale vom Rauschen
getrennt werden und das elektrische
Potential gemessen werden. Unter Einsatz
einer speziellen Probenhalterung, über die
ein elektrischer Strom an die Probe gelegt
werden kann und die ebenso als Wärmesenke
dient, kann der Seebeck-Koeffizient
und das Potenzial zwischen dem einen
Ende und der Tastspitze in einem Scan-
Vorgang gemessen werden.
Beide Messmethoden wurden in einem
Computer-Programm mit einer speziellen
Auslöseeinrichtung für ein digitales
Voltmeter kombiniert. So kann nun eine
ortsaufgelöste Bildgebung des Seebeck-
Abb. 1: Schematische Darstellung der Seebeck-
Mikrosonde. Die Temperatur der Probe und der
Tastspitze sowie die Seebeck-Spannung können
gemessen werden. Die Tastspitze wird von LINOS
Lineartischen positioniert.
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines 15

Basics
Koeffizienten sowie des spezifischen elektrischen
Widerstands in einem Vorgang
stattfinden. Die Informationen von S und
ρ stammen von derselben Position der
Probe. Die Messungen von S und ρ können
auch separat genutzt werden. Bevor
mit der Messung begonnen wird, lässt
sich über die Software-Steuerung und eine
adaptierte Kamera ein Foto des betreffenden
Bereiches der Probe erstellen. Der
entsprechende Bereich wird mausgesteuert
ausgewählt, und die PSM beginnt in
diesem Bereich zu messen. Dadurch kann
eine Neupositionierung vorgenommen
werden, wenn die Probe im selben Bereich
gemessen werden soll. Darüber hinaus
kann ein optisches Bild der Probe direkt
mit einem Bild des Seebeck-Koeffizienten
und der elektrischen Leitfähigkeit verglichen
werden.
Spezifikationen
Positionierungsgenauigkeit
Weg
Ortsauflösung von S
Messzeit
Anwendungsbeispiele
1μm
Reproduzierbarkeit besser als 3 %
Seebeck-Präzision besser als 5 %
Präzision des el. Potentials
Ortsauflösung
Seebeck-Koeffizient in gradiertem
Material
x-Richtung 150 mm, y-Richtung 50 mm
bis zu10μm, in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Probe
< 4s pro lokalem Datenpunkt
besser als 5 % für hochdotierte Halbleiter, besser als 8 % bei Metallen
bis zu 1 μm
Im Bridgman-Verfahren
gezüchtete Bi2Te3 Kristalle mit Sb
Technischer Aufbau
Die Messausrüstung besteht aus folgenden
Komponenten:
● x.act Dreiachspositionierer mit
Steuerung x.act Control
● heizbare Thermo-Messsonde
● Kontakt-Detektionssystem
● analoger Multiplexer
● digitales Voltmeter
● Lock-In Verstärker
● Stromversorgung
● PC mit GPIB-Schnittstelle und
Steuerprogramm
● Probenhalterung
● Kamera
Visualisierung des Übergangs in eutektisches Wachstum
– rot: 71 % Te, blau: 93 % Te, Lamellen geben
Informationen zur Ortsauflösung:

asics
Dünnes thermoelektrisches Filmmaterial (Stärke 2 µm), gemessen in
Schritten von 15 µm:
Kontaktwiderstand
Der Kontaktwiderstand eines Stromübergangs kann
mit Hilfe der Potenzialsonde gemessen werden. Die
Lücke im gemessenen Widerstand ∆R ist proportional
zum Kontaktwiderstand.
Anwendungsbereiche
● Messen der Homogenität in Materialien
für Thermoelektrik, Supraleitfähigkeit,
Brennstoffzellen, Elektrokeramik, Halbleiter
und zahlreichen weiteren Bereichen
● Nachweis von Gradienten in funktionsgradierten
Materialien
● Nachweis von Degradierung
● Widerstandsdrift in NTC/PTC
● Verluste an Leitfähigkeit in Trockenelektrolyten
● Abfall der Übergangstemperatur in
GMR; Veränderungen des spezifischen
Widerstandes
● Verluste an elektrischer Leitfähigkeit bei
kathodischen Materialien
● Qualitätskontrolle
FOKUS auf PANCO
Die Firma PANCO, Physikalische Technik
– Anlagenentwicklung & Consulting
GmbH hat sich auf die Entwicklung und
Vermarktung von Anlagen in der physikalischen
Technik spezialisiert. Darunter
fallen sowohl die Entwicklung von komplexen
Meßgeräten für physikalische Größen
als auch Steuerungseinrichtungen
und Anlagen für Forschung und Industrie,
die sich physikalische Effekte zunutze
machen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf
dem Gebiet der Thermoelektrik.
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines 17

Special
LINOS Fotowettbewerb – drei schöne Preise winken
Optische Momente einfangen
Zum Jahresende 2006 präsentiert Ihnen LINOS mit dem Fotowettbewerb eine besondere Attraktion.
Machen Sie mit, lassen Sie Ihrer Fantasie freien Lauf: Fangen Sie LINOS Produkte fotografisch und durch
die künstlerische Brille ein. Ihre Kreativität wird belohnt.
Das Redaktionsteam von optolines wird auch
die Jury bilden, die aus allen Einsendungen
die drei Hauptgewinner ermitteln wird.
Das Team wünscht viele kreative Ideen und
drückt schon heute die Daumen. Senden Sie
Ihre fotografischen Kunstwerke bitte an:
marita.plitzko@linos.de
Die drei Hauptpreise:
1. Preis:
Apple iPod Video (80GB 5.
Generation) – bietet jede
Menge Platz für Musikvideos,
eigene Filme und Video-Podcasts
LINOS Mikrobank.
Bilder sprechen eine besondere Sprache,
werden schneller erfasst, als Text, den man
lesen muss. Bilder, und ganz besonders
Fotos, sind der emotionale Begleiter einer
Information, einer visuellen Botschaft.
optolines lädt Sie ein, genau das mit einem
LINOS Produkt Ihrer Wahl zu unternehmen.
Emotionalisieren Sie ein Objekt, setzen
Sie es in Szene: in besonderes Licht, in
einem besonderen Umfeld, nachbearbeitet
am Rechner, in Verbindung mit einer Person
… In optolines No. 13, I. Quartal 2007
werden die Gewinner mit den drei besten
Ergebnissen veröffentlicht. Die optolines
Redaktion wird die Einsendungen zudem
ins Netz stellen. Besuchen Sie uns ab dem
28. Februar 2007 im Internet, und wer-
fen Sie einen Blick auf die fotografischen
Ergebnisse:
www.linos.com/fotowettbewerb06
Teilnahmeregeln
● 1 Foto je Teilnehmer
● Fotoobjekt zeigt ein oder mehrere
LINOS Produkte
● künstlerisch bearbeitet / verfremdet
● Dateiformat jpg
● Format 13 x 18 cm
● Druckqualität 300 dpi
● Namensgebung durch Einsender
● mit der Einsendung akzeptiert die
Teilnehmerin / der Teilnehmer, dass der
Name veröffentlicht wird und LINOS die
Nutzungsrechte erhält.
2. Preis:
Canon Digital Ixus
800IS – Digitalkamera,
6.0 Megapixel
3. Preis:
Sony Playstation PSP
Giga Pack – portable
Spielekonsole
Teilnahmeberechtigt sind alle Leserinnen
und Leser von optolines, ausgenommen
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von
LINOS und deren Angehörige. Der Rechtsweg
ist ausgeschlossen.
EINSENDESCHLUSS ist Mittwoch, der
31. Januar 2007. Die Gewinner werden
benachrichtigt.
18 optolines No. 12 | 4. Quartal 2006

Linos live
on tour – das LINOS Katalogprogramm
„take off“ mit wzw und LINOS in der Schweiz
Vom 14.11. bis 16.11.2006 war das Team vom LINOS
Katalog zusammen mit unserer Vertretung wzw Optics
AG in der Schweiz on tour. Ein fahrender Messestand in
Form eines Sattelaufliegers sollte diesmal Anziehungspunkt
für viele Interessierte sein. Auf dem Programm
standen zunächst das Paul-Scherrer-Institut in Villingen
und die NTB – die Interstaatliche Hochschule für Technik
in Buchs. Der fahrende Messestand war ähnlich
einem Flugzeugrumpf gestaltet und beinhaltete eine
reichhaltige Ausstellung an LINOS und wzw Produkten.
LINOS 2007
Auf allen wichtigen Messen und Tagungen
Natürlich durfte der wzw typische on board Getränke
Service nicht fehlen. Die Crew der wzw um Captain
Guiseppe Messinese („Pino“) und LINOS begrüßten an
Board zahlreiche Kunden und Interessierte und präsentierten
Ihnen Neuheiten und bewährte Artikel aus dem
LINOS Katalogprogramm.
Ein „Weiterflug“ des Messestandes zu anderen Destinations
ist bereits für nächstes Jahr geplant, vielleicht
sind Sie ja mit an Bord
Ready for take-off
Termine 2007 Messe Ort weitere Infos
17.01. Forum de l’Optique Paris www.optatec-messe.de
23. bis 25.01. Photonics West San Jose, USA www.spie.org
14. bis 15.02. IPOT Birmingham, UK www.ipot.co.uk
09. bis 13.03. ECR Wien, Austria www.ecr.org
20. bis 21.03. DPG Frühjahrstagung Düsseldorf duesseldorf07.dpg-tagungen.de/
21. bis 23.03. LASER China Shanghai, China www.laser-zentrum-hannover.de
23. bis 25.03. Vision East New York, USA www.visionexpoeast.com
27. bis 29.03. DPG Frühjahrstagung Regensburg regensburg07.dpg-tagungen.de
08. bis 10.05. CLEO Baltimore, USA www.cleoconference.org
29.05. bis 02.06. DGaO Tagung Usedom www.dgao.de/info/tagung07_d.php
18. bis 21.06. LASER München www.laser-china.de
Literaturtipp
Handbook of Optical Systems,
Volume 3
Dieses anschauliche,
didaktisch elegant
konzipierte Handbuch
optischer Systeme
ist am Markt derzeit
ohne Konkurrenz. Die
Autoren, angesehene
Fachleute aus der
Industrie, garantieren
höchste Aktualität der
sinnvoll koordinierten
und in sich geschlossenen
Kapitel. Als
dritter Band des
Gesamtwerks konzentriert sich dieses Buch auf die
Behandlung der Aberration. Im Zuge der Herleitung
und Anwendung von Kriterien der Bildqualität lernt der
Leser, ein optisches System entsprechend zu korrigieren
und unter den gegebenen Bedingungen zu optimieren.
Am Schluss des Bandes wird das Softwarepaket OpTaliX
als fortgeschrittene Lösung für das Qualitätsmanagement
optischer Systeme eingeführt.
Aus dem Inhalt
Vol.3: Aberration Theory and Correction of Optical
Systems
29 Aberrations
30 Image Quality Criteria
31 Correction of Aberrations
32 Principles of Optimization
33 Optimization Process
34 Special Correction Features
35 Tolerancing
A2 Software OPTALIX for Optical Design
Herbert Gross (Hrsg.), Handbook of Optical Systems,
Vol.3: Aberration Theory and Correction
of Optical Systems, 1. Auflage, Dezember 2006,
298,- Euro (Serienpreis 248,- Euro), 006. XXIV,
756 Seiten, Hardcover, ISBN-10: 3-527-40382-5 -
Wiley-VCH, Berlin.
Redaktion optolines
Frohe Weihnachten
Das Redaktionsteam von optolines wünscht allen
Leserinnen und Lesern ein frohes Weihnachtsfest und
einen guten Rutsch ins neue Jahr. Freuen Sie sich
2007 auf vier neue Ausgaben des LINOS Fachmagazins
optolines mit aktuellen Produktneuheiten und
Informationen.
Bastian Dzeia, Janine Jagemann, Thomas Thöniß,
Marita Plitzko, Norbert Henze.
> Kontakt: marita.plitzko@linos.de
> www.optolines.de
Impressum
Herausgeber: LINOS Photonics GmbH & Co. KG,
Geschäftsbereich Industrial Manufacturing
Königsallee 23, D-37081 Göttingen
FON +49 (0)5 51 / 69 35-0, www.linos.com
© Konzeption, Layout und Produktion:
BEISERT & HINZ UNTERNEHMENSKOMMUNIKATION GbR
Prinzenstraße 21a, D-37073 Göttingen
Fotonachweis: Fotostudio Czerwonski Göttingen,
BEISERT-HINZ.de, LINOS Göttingen
No. 12 | 4. Quartal 2006 optolines 19

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