Ultrapräzisionsgefertigte Freiformflächen für Anwendungen in planar integrierten optischen Systemen

Die planare Integration mikrooptischer Elemente ermöglicht für zahlreiche Anwendungen den Aufbau hochintegrierter robuster Systeme mit unterschiedlichsten optischen Funktionalitäten. Jedoch resultiert aus der in das Substrat gefalteten optischen Achse die Notwendigkeit, asphärische Formflächen vorzusehen, um Wellenfrontaberrationen zu vermeiden. In Ermangelung geeigneter Fertigungstechnologien wurden diese komplexen Phasenprofile bisher als mehrstufige diffraktive optische Elemente realisiert, welche die nötigen Designfreiheitsgrade aufweisen. Diese führen jedoch zu einer Verringerung der Effizienz des Gesamtsystems. Ein Lösungsansatz ergibt sich aus der Kombination diffraktiver und refraktiver Wirkflächen. Mittels der Ultrapräzisionsbearbeitung lassen sich solche refraktiven Elemente bei geringer Oberflächenrauhigkeit und Formtoleranz in breiter Variantenvielfalt herstellen. Wir demonstrieren anhand zweier planar integrierter Systeme die Implementierung diffraktiver Gitter und kommerziell erhältlicher Linsen in Kombination mit ultrapräzisionsgefertigten asphärischen bzw. binären diffraktiven Korrekturelementen. Abschließend wird die Leistungsfähigkeit beider Varianten verglichen.