Hocheffiziente diffraktive optische Elemente Redesign optischer Systeme dank innovativer, mikrooptischer Strukturen
Diffraktive optischen Elemente (DOE) beugen Licht an der mikrostrukturierten Oberfläche. Dank ihrer hohen Funktionalität können mehrere optische Funktionen gleichzeitig in einem einzigen Element integriert werden. DOEs ermöglichen so sehr kompakte, leichtgewichtige und elegante Praxislösungen, welche mit rein refraktiver Makrooptik, nur unter sehr hohem Aufwand möglich sind.
Hohe Effizienz
Die Effizienz eines diffraktiven optischen Elements wird in der Mikrooptik durch zwei Faktoren erhöht:
- Das individuelle Optikdesign, das die optischen Input-Bedingungen berücksichtigt und die wellenoptische Propagation innerhalb des ganzen optischen Systems simuliert.
- Und das kontinuierliche Oberflächenprofil, welches durch die Grautonlithographie mit beliebigen Stufenprofilen erzeugt wird.
Bildunterschrift: Standard DOE (links) ZEISS DOE (rechts)
Geringe nullte Ordnung
Die nullte Ordnung eines diffraktiven optischen Elements wird bei ZEISS durch drei Faktoren reduziert:
- Ein optimiertes Optikdesign, das an die Fertigungstoleranzen angepasst ist.
- Eine exakte Messtechnik, die die genaue Ermittlung der Zielselektivität (Aspektverhältnis zwischen der Struktur im Photolack und der geätzten Struktur) ermöglicht.
- Und eine hochpräzise Ätztechnologie, die die sehr hohen Anforderungen an die Zielselektivität umsetzt.
Bildunterschrift: Standard DOE (links) ZEISS DOE (rechts)
Geringe Rauheit
Die Rauheit eines diffraktiven optischen Elements wird durch die Optimierung des gesamten Herstellungsprozesses verringert.
Die Kombination aus Schreibprozess, Entwicklungsprozess und Ätzprozess bei ZEISS liefert präzise Ergebnisse bei sehr geringer Rauheit. Diese streulichtarmen, diffraktiven, optischen Elemente mit einer sub-nanometer Ausgangsrauheit sind in bestimmten Anwendungen angestrebt und vorteilhaft.
Bildunterschrift: Standard DOE (links) ZEISS DOE (rechts)
Allgemeine Spezifikationen
Merkmale |
Parameter |
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Arbeitswellenlänge |
10 nm < λ < 2 μm, EUV bis NIR |
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Materialien |
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Substratoberfläche |
plan & gekrümmt inklusive Freiform |
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Substratdimensionen |
0,5 mm bis 300 mm |
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Substratdicke |
1 mm bis 50 mm |
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Beschichtung |
metallisch & dielektrisch |
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Typ |
eine- und zweiseitige Strukturierung |
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From regular periodic micro-lens arrays to randomized continuous phase profiles, Advanced Optical Technologies, Band 4, Heft 1, Seiten 47–61, eISSN 2192-8584, ISSN 2192-8576, DOI: https://doi.org/10.1515/aot-2014-0062