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Technologie der Optocraft Wellenfront-Sensoren

Optocraft bietet leistungsfähige messtechnische Komponenten, Module und Geräte an. Besonderes Gewicht liegt auf der Entwicklung von Messtechnik mit herausragender Qualität und Funktionalität. Auf dieser Seite stellen wir die grundlegenden Technologien für Wellenfront-Sensoren und einige beispielhafte Anwendungen vor.

Das Shack-Hartmann-Prinzip

Die ursprüngliche Idee veröffentlichte Johannes Hartmann im Jahr 1904. Zur Messung der Abbildungsqualität von Objektiven brachte er eine Lochmaske in den Lichtstrahl ein und beobachtete mittels einer Photo-Platte das sich ergebende Punktmuster (Spots). Aus der Position der einzelnen Spots schloss er auf die Qualität des Objektivs.

Roland Shack wandelte die Technologie dann dahingehend ab, dass er durch Mikrolinsen die Lichteffizienz des Verfahrens deutlich verbesserte und auch mit digitalen Kameras eine automatisierte Auswertung ermöglichte.

Hartmann - Objektivuntersuchungen

Wellenfront - Objektivprüfung

Wellenfront - Verschiebung

Objektivqualität  - Spots

Das Grundprinzip bleibt jedoch das gleiche: Durch die Neigung der Wellenfront werden die Spots in der Auffangebene hinter dem Mikrolinsenarray seitlich in x- und y-Richtung verschoben.  Diese Verschiebung ist ein Maß für die Wellenfrontneigung über der einzelnen Mikrolinse. Somit kann durch die vielen Messwerte für die einzelnen Mikrolinsen mittels eines numerischen Rekonstruktionsverfahrens die Wellenfront berechnet werden.

Warum Shack-Hartmann?

Auf Grund des technischen Prinzips arbeiten Shack-Hartmann Sensoren ohne eine simultan vorhandene Referenz-Wellenfront. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber der Interferometrie. Außerdem sind bei Shack-Hartmann Sensoren die Anforderungen bzgl. der Umgebungsbedingungen und der Lichtquelle deutlich niedriger:

• „Single shot“ Technik, d.h. Auswertung basierend auf einem einzigen Kameraframe möglich
• Hohe intrinsische Stabilität
• Nutzbar in breitem Spektralbereich
• Nutzbar auch mit Licht niedriger Kohärenz
• Hoher Dynamikbereich (Optocraft)
• Hohe Grundgenauigkeit (Optocraft)

Warum SHSLab?

Optocrafts Wellenfrontmesssystem SHSLab, bestehend aus der Software SHSWorks und den Sensorköpfen SHSCam, bietet einen extremen Messbereich, außergewöhnliche Genauigkeit, Stabilität und Zuverlässigkeit.

Extremer Messbereich
Basierend auf einer ausgefeilten Hardware und Software können mit SHSLab extrem verkrümmte Wellenfronten gemessen werden.
• Linearer Messbereich (Absolut-Tilt): Wellenfrontneigungen mit einem Neigungswinkel von +/-15 Grad und mehr können direkt und ohne Mehrdeutigkeiten gemessen werden.
• Dynamischer Messbereich: Wellenfronten mit extremer Asphärizität können gemessen werden. Der lokale Krümmungsradius in der Sensorebene kann kleiner als 10 mm sein, d.h. größer als 100 Dioptrien.

Dies ist möglich in „Single shot" Technik ohne damit die hohe Auswertegeschwindigkeit von SHSLab zu reduzieren.

Exzellente Grundgenauigkeit
SHSLab bietet eine herausragende Grundgenauigkeit. Diese gibt an, welchen Rest-Messfehler ein SHSLab misst, wenn man ihn mit einer perfekten Wellenfront beleuchtet und KEINE Referenzwellenfront subtrahiert. Die Grundgenauigkeit eines SHSLab HR beispielsweise liegt bei lambda/90 (rms) bei 540nm. Diese Qualität ist z.B. besonders hilfreich bei der Prüfung von Laserstrahlen und Lasersystemen, wo eine Referenzierung der Wellenfrontsensoren oft schwierig oder unmöglich ist.

Hohe Zuverlässigkeit und Messgeschwindigkeit
SHSLab bietet reproduzierbare Ergebnisse auch unter schwierigen Rahmenbedingungen. Die Auswerterate kann von typischerweise 4-60 Hz bis zu 1000Hz für spezielle Wellenfrontsensoren betragen.


Anwendungen

Unter den nebenstehenden Links finden Sie interessante, auf Englisch abgefasste Kurzbeschreibungen von typischen Anwendungen von Optocrafts Produkten. Bitte sprechen Sie uns an, falls Sie weitere Fragen zu Details haben oder eine andere Anwendung anstreben.