forschungsprogramm optische technologien - Baden-Württemberg ...

Die Herstellung der Spiegel aus technischen Polymeren ist
mittels Prägetechnik oder Spritzguss besonders wirtschaftlich.
Kunststoffverarbeitung erfordert zunächst Prägestempel oder
Spritzwerkzeuge,in welche dann die Spiegelschalen aus Polymeren
abgeformt werden. Dazu wurden zunächst hochpräzise
Werkzeuge aus Messing in optischer Qualität mit einer „Nanodrehbank“‚
bzw. Ultrapräzisionsfräsmaschine hergestellt. Der
Mikroformenbau mittels Ultrapräzisionsfräsen wird sowohl für
das Prägen als auch für den Spritzguss durchgeführt. Die benutzte
Zerspanungsmaschine weist ein Interferometer als
Positionierhilfe auf. Im vorliegenden Fall wurde eine maximale
Formabweichung des Spiegel-Prägewerkzeugs von der Soll-
Dicke von mehreren Mikrometern erzielt. Dies wurde mit hoch
genauen Koordinatenmessmaschinen verifiziert; die gemessenen
Rauheiten Ra des Prägewerkzeugs liegen bei unter 20 nm.
Die Spiegel wurden auf einer speziellen Heißprägemaschine
aus den Werkstoffen COC und Polycarbonat abgeformt,Abb. 2.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Genauigkeit wurde der
Prozess ausführlich untersucht. Die Prozessoptimierung wurde
durch Heißpräge- und Spritzguss-Simulationen unterstützt.
Schwerpunkt der weiteren Untersuchungen ist dabei die Optimierung
der Planarität bei der Herstellung. Auf die Bauteile
werden abschließend dünne Reflektionsschichten aus Gold
mittels Physical Vapour Deposition aufgebracht,Abb. 2. Diese
Verspiegelungen besitzen einen hohen Reflexionsgrad,gute
Haftfestigkeit auch nach langer Betriebszeit und geringe
Eigenspannungen.
Abb. 2: Polymere Spiegel variabler
Brennweite. Links: nach dem
Prägeprozess, rechts: nach der
Metallisierung mit Gold.
Zur Erprobung der Spiegelelemente in einem Testsystem wurden
Funktionsdemonstratoren hergestellt. Die Spiegelschalen
werden durch Kleben mit dem Zuganker integriert. Die elektromagnetische
Auslenkung bietet eine Reihe konzeptioneller und
technischer Vorteile. Die Spiegelschalen mit 20 mm Durchmesser
sind so ausgelegt,dass mit einer Stellkraft von 1 N eine
Auslenkung von ca. 250 mm erreicht wird. Die derzeit laufenden
Untersuchungen an den Funktionsmustern beinhalten ihre
optische Charakterisierung,ihr dynamisches Verhalten und das
Langzeitverhalten. Hierzu wird eine speziell entwickelte optische
Bank verwendet,Abb. 3.
Abb. 3: System zur Fokussierung von
Laserstrahlen mit variablen Spiegeln.
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