Optimierung, Herstellung und Toleranzanalyse von Refraktiven Strahlformungssystemen

Optische Systeme mit refraktiven Oberflächen können alternativ zu diffraktiven Lösungen zur Laserstrahlformung verwendet werden. Die Herstellung von refraktiven Strahlformflächen kann mit lithografischen Methoden als auch mit CNC Technik erfolgen. Letztere eröffnet die Möglichkeit auch Elemente mit vergleichsweise großen Durchmessern bzw. Mittendicken zu erzeugen, was besonders hilfreich für hohe Laserleistungen bzw. hohe numerische Aperturen ist. Bei der Optimierung von Oberflächen, die durch CNC Methoden hergestellt werden, sind andere Randbedingungen zu beachten und es treten andere Toleranzen auf als bei lithografisch hergestellten Strahlformungselementen. Wir zeigen die Optimierung von Strahlformungsoberflächen unter Berücksichtigung von Beugungs- und Interferenzeffekten und den speziellen Anforderungen der CNC-Technik. Die Optimierungsmethode wird am Beispiel eines Systems zur Erzeugung eines runden Top-Hats demonstriert. Die Simulationsergebnissen werden mit Messwerten des hergestellten Systems verglichen. Auf Basis von interferometrischen Messwerten der Strahlformeroberfläche erfolgt eine Toleranzanalyse.