Absolute Form-Interferometrie für Asphären und Freiformflächen (AbsoForm)

Asphären oder Freiformflächen sind in modernen optischen Systemen zunehmend wichtig, da sie neue Optikdesigns erlauben, die den teils extremen Herausforderungen der Anwendung (Medizintechnik, Laseroptiken, Lithografie, wissenschaftliche Instrumente und Großprojekte wie Synchrotrons) Rechnung tragen. Aktuell limitiert jedoch die Messtechnik die Fertigungsgenauigkeit. Die sogenannte „referenzfreie“ Form-Interferometrie, bei der keine ausgezeichnete Referenzfläche existiert, bringt hier viele Vorteile mit, ist aktuell jedoch in der absoluten Formgenauigkeit (herstellungsbedingte Abweichung zum Design inkl. des vollständigen sphärischen Anteils („Best-fit-Radius“= Grundkrümmung)) noch limitiert. Sie ist weitaus anspruchsvoller als die klassische Referenzflächen-basierte Formmessung (z.B. Ebenheits- oder Sphärenmessung).Ziel des Projektes ist es daher zu erforschen, ob und wie absolute Methoden in die referenzfreie Form-Interferometrie eingebracht werden können. Als Testsystem für die referenzfreie Form-Interferometrie werden die forschungsbasierten Tilted-Wave Interferometer (TWI) der PTB und des ITO verwendet. Es wird untersucht, welche zusätzlichen Informationen für eine absolute Formmessung gewonnen werden können und auf welche Weise diese auch möglichst effizient gewonnen werden können. Besonders geeignet ist die Nutzung von mehreren Wellenlängen (Weißlichtinterferometrie oder Mehrwellenlängeninterferometrie (MWLI)).Die optimale Variante, die sich aus den simulationsbasierten Untersuchungen ergibt, wird im Experiment realisiert und überprüft.Die Überprüfung der erreichten Genauigkeit der absoluten Formmessung erfolgt dabei auch mittels spezieller Objekte. Da der angestrebte Genauigkeitsbereich aber die Grenzen der aktuell möglichen absoluten Formmessung an Asphären und Freiformflächen (wenn sie nicht fast plan sind) übersteigt, sollen hier sogenannte lokal wirksame Referenzflächen (LWR) entwickelt werden. Dies sind Flächen, bei denen einige lokale Flächenelemente oder Punkte hochgenau mit anderen Verfahren gemessen werden können. Die am ITO vorhandene hochgenaue Nanomess- und Nanopositioniermaschine NPMM200 hat mit bestimmten Sensoren eine Genauigkeit im Bereich weniger Nanometer, wenn diese Sensoren nahezu senkrecht auf die Oberfläche ausgerichtet sind. Es sollen Asphären und Freiformflächen konzipiert werden, die dafür geeignete Flächenelemente aufweisen.Die Grundkrümmungsradien der zu untersuchenden Flächen sollen ein breites Spektrum abdecken und zunächst zwischen 20 mm und 300 mm liegen.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen