Unsicherheitsbeitrag der Prismenflächen bei der Brechzahlmessung

Die präzise Bestimmung der Brechzahl von optisch transparenten Materialien ist Thema eines aktuell laufenden internationalen Ringvergleichs. Für manche Spitzentechnologien muss die Brechzahl mit einer Unsicherheit von 10e-6 bekannt sein. Ein Verfahren zur hochgenauen Brechzahlmessung basiert auf der Messung der Lichtablenkung durch ein Prisma. Ein wichtiger Einflussfaktor ist dabei die Genauigkeit der Oberflächenform der hergestellten Prismen. Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen war es, interferometrisch gemessene Prismenflächen durch Zernike-Polynome in ein Simulationsmodell zu übertragen und daraus den resultierenden Unsicherheitsbeitrag für die Brechzahlmessung zu bestimmen. Dazu wurde ein an der PTB entwickelter Raytracer auf Matlab-Basis genutzt, der die Schwerpunktlage des optischen Strahlenbündels auf dem Detektor bestimmt. Es wird gezeigt, dass sich bei bestimmten Oberflächen-Formfehlern mit Peak-to-Valley-Abweichungen von nur λ/10 relativ große Unsicherheitsbeiträge ergeben, die das Unsicherheitsbudget der Brechzahlmessung dominieren würden. Durch das beschriebene Verfahren können diese Einflüsse korrigiert werden.