Interferometrische Prüfung von Asphären in streifender Inzidenz

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert Lindlein
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397020295

Um die Qualität optischer Flächen hochgenau zu bestimmen, werden meist interferometrische Prüfverfahren verwendet. Oft werden die Testgeometrien als Nulltests ausgelegt, wobei nur die Abweichungen der Prüflinge von der idealen Form gemessen werden. Die notwendige Anpassung der einfallenden Testwellenfront an die Oberfläche geschieht dabei mit Hilfe sog. Nulllinsen. Für asphärische Flächen bieten sich diffraktive optische Elemente (kurz DOE) an. Aufgrund ihrer Herstellung können DOE flexibel an die Form der jeweiligen Asphäre angepasst und mit lithographischer Genauigkeit und auf hochgenauen Planflächen hergestellt werden.Für die Prüfung hochaperturiger Asphären sind DOE allerdings nur bedingt geeignet, was auf die bei wachsender numerischer Apertur (kurz NA) immer kleiner werdenden Perioden zurückzuführen ist. Außerdem müssen die optischen Flächen i. d. R. in feinpoliertem Zustand vorliegen, da die Beleuchtung rauer Oberflächen mit kohärentem Licht zu Specklerauschen führt und die Messung unmöglich machen würde. Eine bekannte Geometrie, um raue Prüflinge beliebiger Apertur vermessen zu können, ist die Interferometrie in streifender Inzidenz. Um dieses Verfahren für die Messung von hochaperturigen, möglicherweise rauen Asphären zugänglich zu machen, wird im vorliegenden Projektantrag vorgeschlagen, mit Hilfe von DOE eine Anpassung des Strahlengangs an die jeweilige Tangentialebene längs der Meridiankurve der Asphäre vorzunehmen. Bei Sphären/Asphären erfolgt also ein lokaler Nulltest in einer kleinen Umgebung der Meridiankurve. Es ergibt sich zwar eine Beschränkung der Prüfbarkeit auf eine enge Umgebung der Punkte auf der Meridiankurve, durch Rotation des Prüflings kann diese lokale Messung aber auf die gesamte Prüflingsoberfläche erweitert werden.Die einzigartige Geometrie der streifenden Inzidenz führt dabei zu einer Kombination der Vorteile von Auf- und Durchlichtverfahren: Ermittelt werden die Oberflächenabweichungen (Auflichteigenschaft), jedoch ohne dass das Verfahren unter den im Auflicht üblichen, störenden Rückreflexen leidet (Durchlichteigenschaft). Aufgrund des streifenden Einfalls misst das Verfahren bei einer sog. effektiven Wellenlänge, die im Vergleich zur Beleuchtungswellenlänge i. d. R. deutlich erhöht ist. Damit ist es möglich, raue, z. B. nicht feinpolierte Glasflächen, zu prüfen. Darüber hinaus kann der Prüfling von allen Seiten (ausgenommen einer Auflagefläche) beleuchtet werden, so dass auch Prüflinge hoher NA vermessen werden können.In diesem Projekt soll somit ein Messverfahren zur hochgenauen Messung der Meridiankurve von konvexen, rauen (inkl. glatten) Rotations-Asphären auf Grundlage eines diffraktiven Interferometers in streifender Inzidenz entwickelt werden. Die beschriebene Methode ermöglicht die Vermessung von rauen, rotationssymmetrischen Asphären mit Rauigkeiten im sub-Mikrometer-Bereich, was eine Charakterisierung der Prüflinge schon vor einer finalen Politur erlaubt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Dr. Klaus Mantel