SyronOptics

Terminologie
Epifluoreszenzmikroskop
Ein Epifluoreszenzmikroskop ist ein Lichtmikroskop, das Fluoreszenz anstelle von oder zusätzlich zu Streuung, Reflexion und Absorption nutzt, um die Eigenschaften organischer oder anorganischer Substanzen zu untersuchen. Der Begriff „Epi“ stammt vom griechischen Wort für „oben“ und bezieht sich darauf, dass Beleuchtung und Detektion von derselben Seite der Probe aus erfolgen, und zwar durch das Objektiv. Funktionsprinzipien Das Grundprinzip der Epifluoreszenz ist die Stokes-Verschiebung. Wenn eine Probe mit einem Fluorophor, also einer fluoreszierenden chemischen Substanz, markiert wird, absorbiert sie Licht einer bestimmten kürzeren Wellenlänge (Anregung) und emittiert Licht einer längeren, energieärmeren... Mehr lesen …
He-Ne-Laser
Ein Helium-Neon-Laser (He-Ne) ist ein Gaslaser, dessen Verstärkungsmedium aus einem Gemisch aus Helium- und Neongas in einer kleinen elektrischen Entladungsröhre besteht. He-Ne-Laser sind für ihre hohe Strahlqualität und lange Kohärenzlänge bekannt und gehören zur Standardausstattung in Ausbildungslaboren und in der industriellen Präzisionsmesstechnik. Funktionsprinzipien Der Betrieb eines He-Ne-Lasers beruht auf einer elektrischen Entladung, die eine Besetzungsinversion im Gasgemisch erzeugt. Elektrische Anregung: Eine elektrische Hochspannungsentladung wird durch das Gasgemisch geleitet. Die leichteren und häufiger vorkommenden Heliumatome werden in metastabile, hochenergetische Zustände angeregt. Resonante Energieübertragung: Die angeregten Heliumatome stoßen mit den nicht angeregten... Mehr lesen …
Ytterbiumlaser (Yb)
Ein Ytterbiumlaser (oft als Yb-Laser abgekürzt) ist ein Festkörper- oder Faserlaser, der das dreiwertige Ytterbiumion (Yb3+ ) als aktives Laserverstärkungsmedium verwendet. Yb-Laser zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad, ein hervorragendes Wärmemanagement und die Fähigkeit zur Erzeugung extrem hoher Leistungen aus. Sie werden sowohl in industriellen als auch in wissenschaftlichen Anwendungen häufig eingesetzt. Ihre Emission liegt typischerweise im nahen Infrarot, meist zwischen 1030 nm und 1080 nm. Funktionsprinzipien Die Funktionsweise eines Ytterbiumlasers beruht auf der einfachen elektronischen Energiestruktur mit zwei Mannigfaltigkeiten des Yb3+ Ions. Optisches Pumpen: Yb-Laser werden fast ausschließlich optisch mit... Mehr lesen …
577nm-Laser
Ein 577nm-Laser ist eine Lichtquelle, die einen kohärenten Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von exakt 577 Nanometern emittiert und damit im echten gelben Bereich des sichtbaren Lichtspektrums liegt. Diese spezifische Wellenlänge wird in medizinischen Anwendungen besonders geschätzt, da sie exakt mit dem Absorptionsmaximum von oxygeniertem Hämoglobin (HbO2) übereinstimmt, während sie von Makulaxanthophyll (dem gelben Pigment der Netzhaut) nahezu überhaupt nicht absorbiert wird. Funktionsprinzipien Die direkte Erzeugung von Laserstrahlung bei exakt 577nm mit Standard-Laserdioden oder Festkörperkristallen ist schwierig. Daher basieren 577nm-Laser in der Regel auf einem von zwei grundlegenden Funktionsprinzipien, um diese... Mehr lesen …
Ti:Saphir-Laser
Ein Ti:Saphir-Laser (Titan-dotierter Saphirlaser) ist ein äußerst vielseitiger, abstimmbarer Festkörperlaser, der einen mit Titanionen (Ti³⁺) dotierten synthetischen Saphirkristall als Verstärkungsmedium verwendet. Er gilt in der modernen Optik weithin als Goldstandard für die Erzeugung ultrakurzer (Femtosekunden-)Impulse und für die Bereitstellung breit abstimmbaren Dauerstrichlichts (CW). Funktionsprinzipien Die Funktionsweise beruht auf den Energieniveauübergängen der Titanionen im Saphir-Wirtsgitter. Pumpen: Der Ti:Saphir-Kristall muss optisch durch eine andere Lichtquelle gepumpt werden, üblicherweise durch einen grünen Laser (beispielsweise einen Argon-Ionen-Laser oder einen frequenzverdoppelten Nd:YAG-Laser, der bei 532 nm arbeitet). Absorption und Emission: Der Kristall absorbiert grünes Licht... Mehr lesen …
CO2 Laser
Ein Kohlendioxidlaser (CO2) ist ein hocheffizienter Gaslaser, der einen kontinuierlichen oder gepulsten Infrarotstrahl emittiert. Seit seiner Erfindung im Jahr 1964 zählt er weiterhin zu den nützlichsten und leistungsstärksten verfügbaren Lasern. Da er hauptsächlich im mittleren Infrarot arbeitet, meist bei 10.6 µm (10600 nm) und gelegentlich bei 9.6 µm, ist sein Strahl für das menschliche Auge unsichtbar, kann jedoch intensive Wärmeenergie sehr wirksam übertragen. Funktionsprinzipien Das aktive Lasermedium ist ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Helium (He) besteht. Der Laserprozess beruht auf molekularer Energieübertragung und nicht auf... Mehr lesen …
InGaN-Laser (Indium-Gallium-Nitrid-Laser)
Ein InGaN-Laser ist eine Halbleiterlaserdiode, die Indiumgalliumnitrid (InGaN) als aktives lichtemittierendes Material verwendet. Diese Laser arbeiten hauptsächlich im sichtbaren Spektralbereich und sind für die Emission von intensivem violettem, blauem und grünem Licht bekannt (typischerweise in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 530 nm). Funktionsprinzipien InGaN-Laser arbeiten nach dem Prinzip der stimulierten Emission innerhalb eines Halbleiter-p-n-Übergangs. Ladungsträgerinjektion: Wenn eine elektrische Vorwärtsspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in die aktive InGaN-Schicht injiziert. Quantentöpfe: Der aktive Bereich besteht typischerweise aus mehreren Quantentöpfen (MQWs), also... Mehr lesen …
RGB-Filter
Ein RGB-Filter (Rot, Grün, Blau) ist eine spezielle optische Komponente, die Licht in den spezifischen Wellenlängenbereichen der menschlichen Primärfarben Rot, Grün und Blau selektiv transmittiert und gleichzeitig Wellenlängen außerhalb dieser Bereiche blockiert, absorbiert oder reflektiert. Funktionsprinzipien RGB-Filter arbeiten je nach Aufbau hauptsächlich nach zwei unterschiedlichen physikalischen Mechanismen: Interferenz (dichroitisch): Diese Filter beruhen auf dem Prinzip der Dünnschichtinterferenz. Durch das Stapeln mehrerer Schichten aus dielektrischen Materialien mit abwechselnd hohen und niedrigen Brechungsindizes erzeugt der Filter konstruktive Interferenz für das gewünschte Transmissionsband (z. B. Blau: ~450 nm, Grün: ~530 nm, Rot: ~630... Mehr lesen …
Mikroskopfilter
Einführung Ein Mikroskopfilter ist eine wichtige optische Komponente, die in den Strahlengang eines Mikroskops eingesetzt wird, um die Eigenschaften des Beleuchtungslichts oder des bildgebenden Lichts gezielt zu verändern. Durch die Auswahl bestimmter Wellenlängen, die Reduzierung der Lichtintensität oder die Veränderung der Polarisation verbessern diese Filter den Kontrast und die Bildklarheit und ermöglichen spezielle Bildgebungsverfahren wie die Fluoreszenz- und Phasenkontrastmikroskopie. Funktionsprinzipien Mikroskopfilter arbeiten hauptsächlich nach zwei physikalischen Prinzipien, um Licht selektiv zu transmittieren oder zu blockieren: Absorption: Farbglasfilter verwenden spezielle Verbindungen (beispielsweise Metallionen), die in das Glassubstrat eingebracht werden, um unerwünschte... Mehr lesen …
Photopischer Filter
Ein photopisches Filter (häufig auch als Hellempfindlichkeitsfilter oder V(λ)-Filter bezeichnet) ist eine spezielle optische Komponente, die den spektralen Empfindlichkeitsverlauf eines Photodetektors so anpasst, dass er der visuellen Empfindlichkeit des durchschnittlichen menschlichen Auges bei guten Lichtverhältnissen entspricht. Da herkömmliche Siliziumdetektoren eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Nahinfrarotlicht aufweisen und ihre Empfindlichkeitskurve von der des menschlichen Auges abweicht, ist ein photopisches Filter für die genaue Messung von Licht gemäß der menschlichen Wahrnehmung unerlässlich. Funktionsprinzipien Das menschliche Sehen bei Tageslicht, das als photopisches Sehen bezeichnet wird, wird durch die Zapfenzellen der Netzhaut ermöglicht. Die Empfindlichkeit... Mehr lesen …
H-Alpha-Filter
Ein Hydrogen-alpha-Filter (H-alpha oder Hα) ist ein hochspezialisierter optischer Bandpassfilter, der ein sehr schmales, um die Hydrogen-alpha-Emissionslinie zentriertes Lichtspektrum transmittiert. Im Vakuum beträgt diese spezifische Wellenlänge 656.28 nm (in Luft ungefähr 656.3 nm) und liegt damit im tiefroten Bereich des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums. Funktionsprinzipien H-Alpha-Filter isolieren die spezifische Wellenlänge des Lichts, das emittiert wird, wenn ein Elektron in einem Wasserstoffatom vom drittniedrigsten auf das zweitniedrigste Energieniveau fällt (Balmer-Serie). Da das Universum überwiegend aus Wasserstoff besteht, ist diese Emissionslinie eine der hellsten und häufigsten in astronomischen Objekten. Indem ein H-Alpha-Filter nahezu... Mehr lesen …
Rubinlaser
Ein Rubinlaser ist ein Festkörperlaser, der einen synthetischen Rubinkristall als Verstärkungsmedium verwendet. Er wurde 1960 von Theodore Maiman erfunden und war der erste erfolgreich betriebene Laser. Er ist dafür bekannt, tiefrotes Licht mit einer sehr spezifischen Wellenlänge von 694.3 nm zu emittieren. Funktionsprinzipien Der Rubinlaser arbeitet als Drei-Niveau-Lasersystem. Das aktive Medium ist synthetischer Rubin, also Aluminiumoxid (Al2O3), das mit einer geringen Konzentration von Chromionen (Cr3+) dotiert ist. Diese Chromionen sind für die Laserwirkung verantwortlich. Optisches Pumpen: Intensive Blitze aus breitbandigem weißem Licht von einer Blitzröhre treffen auf den Rubinstab. Absorption:... Mehr lesen …
Ho:YAG-Laser
Ein Ho:YAG-Laser (Holmium:Yttrium-Aluminium-Granat) ist ein Festkörperlaser, der einen mit Holmiumionen (Y3Al5O12) dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-Kristall (Ho3+) als aktives Verstärkungsmedium verwendet. Dieser Laser emittiert hauptsächlich bei einer Wellenlänge von 2.1 um (oder 2100 nm) im mittleren Infrarot. Er wird besonders geschätzt, weil seine Wellenlänge von flüssigem Wasser und biologischem Gewebe stark absorbiert wird und gleichzeitig durch Standard-Quarzglasfasern übertragen werden kann. Funktionsprinzipien Der Ho:YAG-Laser arbeitet durch optisches Pumpen, bei dem externes Licht die Holmiumionen im Kristallgitter auf ein höheres Energieniveau anregt. Wenn diese Ionen stimulierte Emission erfahren, geben sie Photonen bei der Wellenlänge 2.1 um ab.... Mehr lesen …
Tm:YAG-Laser
Tm:YAG (Thulium-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat) ist ein Festkörperlaser, der Thuliumionen (Tm³⁺) als aktives Verstärkungsmedium in einem YAG-Wirtskristall verwendet. Diese Laser sind für ihre Emission im kurzwelligen Infrarotbereich (SWIR) bekannt, meist im Bereich der Wellenlänge von 2.01 µm (2010 nm). Da diese Wellenlänge stark von Wasser absorbiert wird und als „augensicher“ gilt, sind Tm:YAG-Laser zu wichtigen Werkzeugen in medizinischen, industriellen und militärischen Anwendungen geworden. Funktionsprinzipien Der Betrieb eines Tm:YAG-Lasers beruht auf der Anregung von Thuliumionen im YAG-Kristallgitter. Optisches Pumpen: Der Laser wird üblicherweise durch AlGaAs-Halbleiterdiodenlaser gepumpt, die bei etwa 785 nm emittieren. Diese... Mehr lesen …
Er:YAG-Laser
Ein Er:YAG-Laser (erbiumdotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) ist ein Festkörperlaser, dessen aktives Verstärkungsmedium aus einem mit Erbiumionen (Er3+) dotierten synthetischen YAG-Kristall besteht. Er ist vor allem für seine Emission im mittleren Infrarotbereich bei einer Wellenlänge von genau 2940 nm bekannt. Diese spezifische Wellenlänge entspricht dem Absorptionsmaximum von Wasser. Daher eignet sich der Er:YAG-Laser besonders effizient zum Schneiden und Abtragen wasserreicher Materialien, insbesondere biologischer Gewebe. Funktionsprinzipien Der Er:YAG-Laser arbeitet nach dem Prinzip der stimulierten Emission. Anregung (Pumpen): Eine externe Energiequelle regt die Erbiumionen (Er3+) im YAG-Kristallgitter an und hebt ihre Elektronen auf ein höheres... Mehr lesen …
XeCl-Laser (Xenonchlorid-Laser)
Ein XeCl-Laser ist ein Excimerlaser (Laser mit angeregten Dimeren), der ultraviolettes Licht (UV) bei einer bestimmten Wellenlänge von 308 nm emittiert. Er verwendet ein Gemisch aus einem Edelgas (Xenon) und einem Halogen (Chlor), um ein kurzlebiges angeregtes Molekül zu erzeugen, das beim Zerfall ein Photon freisetzt. Funktionsprinzipien Der Begriff „Excimer“ ist ein Kofferwort aus „excited dimer“ (angeregtes Dimer), obwohl es sich technisch gesehen um einen Exciplex handelt, da Xenon und Chlor unterschiedliche Elemente sind. Die Funktionsweise beruht auf der Erzeugung einer Besetzungsinversion zwischen einem gebundenen angeregten Zustand und einem repulsiven... Mehr lesen …
KrF-Laser
Ein Kryptonfluoridlaser (KrF-Laser) ist eine spezielle Art von Excimerlaser, der Licht im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) des elektromagnetischen Spektrums emittiert, und zwar bei einer Wellenlänge von 248 nm. Der Begriff „Excimer“ ist eine Kurzform von „excited dimer“ (angeregtes Dimer) und bezeichnet den temporären Molekülzustand, der den Betrieb dieses Lasers ermöglicht. Funktionsprinzipien Der KrF-Laser arbeitet mit einem Gasgemisch, das typischerweise aus Krypton (Kr), Fluor (F₂) und einem Puffergas wie Neon (Ne) oder Helium (He) besteht. Unter normalen Bedingungen ist Krypton ein Edelgas und reagiert nicht mit Fluor. Wird jedoch eine elektrische Hochspannungsentladung... Mehr lesen …
ArF-Laser
Ein ArF-Laser (Argonfluorid-Laser) ist ein spezieller Excimerlaser (Laser mit angeregten Dimeren), der hochenergetische Pulse im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) erzeugt. Mit einer Emissionswellenlänge von 193 nm gehört er zu den wichtigsten Laserquellen für die moderne Mikroelektronik und die präzise Materialbearbeitung, da sich damit außergewöhnlich feine Strukturen bei minimaler thermischer Schädigung erzeugen lassen. Funktionsprinzipien Der ArF-Laser beruht auf der Erzeugung kurzlebiger, angeregter Pseudomoleküle (Excimere), die nur in einem angeregten Zustand existieren. Gasgemisch: Der Laser verwendet ein präzises Gasgemisch aus Argon (einem Edelgas), Fluor (einem Halogen) und einem Puffergas (typischerweise Neon oder Helium),... Mehr lesen …
Argonlaser
Ein Argonlaser, genauer gesagt ein Argon-Ionen-Laser, ist ein Gaslaser, der ionisiertes Argongas als aktives Verstärkungsmedium nutzt. Er wurde 1964 von William Bridges erfunden und ist für seine Fähigkeit bekannt, kontinuierliches Licht (CW) mit hoher Leistung zu erzeugen, vor allem im blauen und grünen Bereich des sichtbaren Lichtspektrums. Funktionsprinzipien Der Betrieb eines Argonlasers beruht auf der Ionisierung und Anregung von Argongas durch eine elektrische Hochstromentladung. 1. Ionisation: Eine hohe elektrische Spannung löst Elektronen aus neutralen Argonatomen und erzeugt so ein Plasma aus Argonionen (Ar+) und freien Elektronen. Ar + e- ->... Mehr lesen …
GaN-Laser
Ein GaN-Laser (Galliumnitridlaser) ist eine Halbleiterlaserdiode, die Galliumnitrid und dessen Legierungen (wie Indiumgalliumnitrid, InGaN, oder Aluminiumgalliumnitrid, AlGaN) als aktives Lasermedium verwendet. Diese Laser sind für ihre Fähigkeit bekannt, Licht im ultravioletten (UV), violetten, blauen und grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren, typischerweise im Bereich von 375 nm bis 530 nm. Funktionsprinzipien GaN-Laser arbeiten nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz und stimulieren die Emission in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Ladungsträgerinjektion: Wenn eine elektrische Vorwärtsspannung angelegt wird, werden Elektronen aus der n-Schicht und Löcher aus der p-Schicht in den aktiven Bereich (den „Quantentopf“) injiziert.... Mehr lesen …
Ionenstrahlsputtern
Ionenstrahlsputtern (IBS) ist ein führendes hochpräzises Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), das häufig bei der Herstellung optischer Hochleistungs-Dünnschichtbeschichtungen eingesetzt wird. Da es außergewöhnlich dichte, glatte und defektfreie Schichten erzeugt, gilt IBS weithin als Referenzverfahren für die Herstellung besonders anspruchsvoller optischer Komponenten. Funktionsprinzipien Im Gegensatz zu thermischen Aufdampfverfahren ist IBS ein kinetischer Prozess. Ionenerzeugung: In einer Hochvakuumumgebung beschleunigt eine Ionenkanone Edelgasionen (typischerweise Argon) zu einem stark fokussierten, hochenergetischen Strahl. Targetbeschuss: Dieser Primärionenstrahl wird auf ein Target aus dem gewünschten Beschichtungsmaterial, beispielsweise Silizium, Tantal oder Titan, gerichtet. Sputtern: Die kinetische Energie der... Mehr lesen …
Strahlteilerbeschichtung
Strahlteilerbeschichtung (häufig einfach als Beamsplitter-Beschichtung bezeichnet) ist eine spezielle optische Dünnschicht-Interferenzbeschichtung, die auf ein transparentes Substrat wie optisches Glas oder Quarzglas aufgebracht wird. Ihre Hauptfunktion besteht darin, einen einzelnen einfallenden Lichtstrahl in zwei oder mehr getrennte Strahlen aufzuteilen. Dazu reflektiert sie einen bestimmten prozentualen Anteil des einfallenden Lichts und transmittiert den Rest. Funktionsweise Diese Beschichtungen werden durch Abscheiden abwechselnder mikroskopisch dünner Schichten aus dielektrischen Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes (hoch und niedrig) hergestellt. Durch die präzise Steuerung von Dicke und Reihenfolge dieser Schichten nutzen Optikingenieure das Prinzip der Dünnschichtinterferenz, um exakt... Mehr lesen …
Spektralbeschichtung
Eine optische Beschichtung (auch Spektralbeschichtung) besteht aus einer oder mehreren dünnen Materialschichten, die auf ein optisches Bauteil wie eine Linse, einen Spiegel oder ein Prisma aufgebracht werden. Der Hauptzweck dieser Beschichtungen besteht darin, die Transmission und Reflexion des Bauteils innerhalb eines bestimmten Wellenlängenspektrums zu verändern. Wirkmechanismus Optische Beschichtungen funktionieren nach dem Prinzip der Dünnschichtinterferenz. Wenn Licht auf eine beschichtete optische Oberfläche trifft, wird es sowohl an der oberen als auch an der unteren Grenzfläche der dünnen Schicht reflektiert. Abhängig von der Dicke der Schicht und ihrem Brechungsindex interferieren diese reflektierten... Mehr lesen …
Hochreflektierende Beschichtung
Eine hochreflektierende Beschichtung (HR-Beschichtung) ist eine spezielle optische Beschichtung, die auf die Oberfläche eines Substrats (etwa Glas, Quarzglas oder Kristalle) aufgebracht wird, um die Lichtreflexion zu maximieren. Diese Beschichtungen sind so ausgelegt, dass sie eine bestimmte Wellenlänge, einen definierten Wellenlängenbereich oder ein breites Lichtspektrum reflektieren und dabei Transmissions- und Absorptionsverluste minimieren. Funktionsweise HR-Beschichtungen beruhen hauptsächlich auf dem Prinzip der Dünnschichtinterferenz. Durch das Aufbringen mehrerer mikroskopisch dünner Materialschichten mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex beeinflusst die Beschichtung die Phase der einfallenden Lichtwellen. Wenn Licht auf diese Schichten trifft, wird es an... Mehr lesen …
Antireflexbeschichtung
Antireflexbeschichtung (häufig als AR-Beschichtung oder AR-Film bezeichnet) ist eine optische Beschichtung, die auf die Oberfläche von Linsen, Spiegeln oder anderen optischen Elementen aufgebracht wird. Ihr Hauptzweck besteht darin, die an einer Luft-Glas-Grenzfläche reflektierte Lichtmenge zu reduzieren und dadurch die durch das Bauteil transmittierte Lichtmenge zu erhöhen. Durch die Minimierung von Reflexionsverlusten erhöhen AR-Beschichtungen die Effizienz optischer Systeme und beseitigen unerwünschte Artefakte wie Streulicht (Geisterbilder) und Blendenflecken, die den Bildkontrast beeinträchtigen. Diese Beschichtungen sind wesentliche Bestandteile komplexer optischer Geräte, darunter Kameraobjektive, Ferngläser, Teleskope und Mikroskope, sowie von Verbraucherprodukten wie Brillen. Funktionsprinzip:... Mehr lesen …
Wärmeausdehnungskoeffizient von Beschichtungen
Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) ist eine grundlegende Materialeigenschaft, die angibt, wie stark sich ein Material bei Temperaturänderungen ausdehnt oder zusammenzieht. Bei optischen Komponenten ist der CTE ein kritischer Parameter für das Aufbringen von Dünnschichtbeschichtungen auf ein optisches Substrat. Er wird üblicherweise in Teilen pro Million pro Kelvin (ppm/K) oder 10-6 / Grad Celsius angegeben. Der Mechanismus: Unterschiedliche CTE und thermische Spannung Optische Beschichtungen bestehen aus abwechselnden mikroskopisch dünnen Schichten verschiedener dielektrischer oder metallischer Materialien, die auf ein massives Substrat wie Glas, Quarzglas oder Kristall aufgebracht werden. Da sich diese Dünnschichtmaterialien und das darunterliegende... Mehr lesen …
DISCO-Dicing
DISCO-Dicing bezeichnet ein hochpräzises Fertigungsverfahren zum Schneiden beziehungsweise „Dicing“ starrer Materialien wie Siliziumwafer, Glas, Keramik und optischer Substrate mit speziellen Präzisionsbearbeitungsanlagen der DISCO Corporation. Als entscheidender Schritt in der Mikrofertigung trennt dieses Verfahren ein einzelnes großes Substrat in einzelne Dies oder Bauteile. Dieser Vorgang wird fachsprachlich als Vereinzelung bezeichnet. Kerntechnologien und Methoden Die DISCO Corporation bietet verschiedene, auf die Empfindlichkeit, Dicke und Materialeigenschaften des Substrats abgestimmte Verfahren zum Vereinzeln an. Mechanisches Trennen mit Sägeblatt Das gängigste Verfahren verwendet ein schnell rotierendes abrasives Sägeblatt. Die Trennscheibe: Die Dicing-Trennscheibe ist extrem dünn... Mehr lesen …
TiO2-Beschichtung
Titandioxid (TiO2), häufig auch als Titania bezeichnet, ist ein weit verbreitetes dielektrisches Material zur Herstellung optischer Dünnschichtbeschichtungen. Aufgrund seines außergewöhnlich hohen Brechungsindex und seiner ausgezeichneten Beständigkeit ist TiO2 ein grundlegendes Material zur Beeinflussung von Licht in verschiedenen optischen Systemen, insbesondere im sichtbaren und nahinfraroten (NIR) Spektralbereich. Optische Eigenschaften Die Eignung von TiO2 für optische Komponenten beruht auf seinen spezifischen physikalischen und optischen Eigenschaften: Hoher Brechungsindex: TiO2 weist einen der höchsten Brechungsindizes unter transparenten optischen Beschichtungsmaterialien auf. Abhängig vom Abscheidungsverfahren und der jeweiligen Lichtwellenlänge liegt sein Brechungsindex (n) typischerweise im Bereich... Mehr lesen …
SiO2-Beschichtung
Siliziumdioxid (SiO2), allgemein als Silica bezeichnet, gehört zu den grundlegendsten und am häufigsten verwendeten dielektrischen Dünnschichtmaterialien bei der Herstellung optischer Komponenten. In der optischen Technik wird SiO2 vor allem wegen seines niedrigen Brechungsindex, seiner ausgezeichneten optischen Transparenz über einen breiten Spektralbereich und seiner hohen physikalischen Beständigkeit geschätzt. Wichtige optische Eigenschaften Brechungsindex: SiO2 wird als Material mit niedrigem Brechungsindex eingestuft. Sein Brechungsindex liegt im sichtbaren Spektrum typischerweise bei etwa n = 1.45 to 1.46. Dadurch ist es in mehrschichtigen Interferenzbeschichtungen der ideale Gegenpart zu Materialien mit hohem Brechungsindex, beispielsweise Titandioxid oder... Mehr lesen …
Ta2O5-Beschichtung
Tantalpentoxid (Ta2O5 ) ist ein bedeutendes dielektrisches Material mit hohem Brechungsindex, das häufig bei der Herstellung optischer Dünnschichtbeschichtungen eingesetzt wird. Aufgrund seiner außergewöhnlichen optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften ist es ein grundlegendes Material für die Entwicklung komplexer optischer Komponenten, die in einem breiten Lichtspektrum vom nahen Ultraviolett bis zum mittleren Infrarot arbeiten müssen. Wichtige optische Eigenschaften Die breite Verwendung von Ta2O5 in der Präzisionsoptik beruht auf mehreren spezifischen Materialvorteilen: Hoher Brechungsindex: Ta2O5 weist einen hohen Brechungsindex auf (typischerweise etwa n = 2.0 to 2.2, abhängig vom Abscheidungsverfahren und der genauen Wellenlänge). In... Mehr lesen …
Magnetronsputtern
Magnetronsputtern ist ein hochpräzises Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), mit dem extrem dünne, dichte und gleichmäßige Materialschichten auf einem Substrat abgeschieden werden. In der Optikindustrie ist es ein führendes Fertigungsverfahren zur Herstellung komplexer optischer Beschichtungen, beispielsweise Antireflexschichten, hochreflektierende Beschichtungen und präzise Bandpassfilter. Funktionsprinzipien Der Prozess findet in einer Hochvakuumkammer statt. Ein Inertgas, üblicherweise Argon, wird in die Kammer eingeleitet. An das Targetmaterial (das abzuscheidende Material) wird eine hohe Spannung angelegt, wodurch ein Plasma aus positiv geladenen Argonionen und freien Elektronen entsteht. Das charakteristische Merkmal des Magnetron-Sputterns ist ein starkes Magnetfeld... Mehr lesen …
E-Bam-Verdampfung
Elektronenstrahlverdampfung (häufig als E-Beam Evaporation abgekürzt) ist eine Form der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), mit der dünne Materialschichten auf einem Substrat abgeschieden werden. In der Optikindustrie ist sie ein wichtiges Verfahren zur Herstellung optischer Präzisionsbeschichtungen, etwa Antireflexschichten, hochreflektierender Spiegel und komplexer optischer Filter. Funktionsprinzipien Die E-Beam-Verdampfung erfolgt vollständig in einer Hochvakuumkammer. Bei diesem Verfahren wird ein Targetmaterial mit einem hochenergetischen Elektronenstrahl beschossen, um seine Verdampfung auszulösen. Elektronenerzeugung: Ein Wolframfaden wird durch einen hindurchfließenden elektrischen Strom erhitzt, wodurch thermionische Emission einsetzt und Elektronen freigesetzt werden. Strahlfokussierung und Ablenkung: Hochspannungselektroden beschleunigen diese Elektronen... Mehr lesen …
MgF2-Beschichtung
Die MgF₂-Beschichtung bezeichnet eine Antireflexbeschichtung (AR) aus Magnesiumfluorid (MgF₂ ). Sie gehört zu den am häufigsten verwendeten und historisch bedeutendsten Antireflexbeschichtungen für optische Komponenten wie Linsen, Prismen und Fenster. Im Folgenden werden MgF₂-Beschichtungen, ihre Funktionsweise und ihre wichtigsten Eigenschaften erläutert. Was ist Magnesiumfluorid (MgF₂ )? Magnesiumfluorid ist eine anorganische Verbindung. In reiner Form liegt es als weißes kristallines Pulver oder als transparenter Kristall vor. Es besitzt mehrere Eigenschaften, die es für optische Anwendungen besonders geeignet machen: Niedriger Brechungsindex: Das Material weist einen niedrigen Brechungsindex auf (n ≈ 1.38 bei sichtbaren... Mehr lesen …
Brechungsindex
Brechungsindex (häufig als (n) bezeichnet) ist eine grundlegende, dimensionslose physikalische Eigenschaft eines optischen Materials. Er beschreibt, wie schnell sich Licht im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum durch dieses Material ausbreitet. Bei der Entwicklung und Anwendung optischer Komponenten bestimmt der Brechungsindex, wie stark ein Lichtweg beim Eintritt in ein Medium oder Austritt aus diesem abgelenkt (gebrochen) wird, wie viel Licht an der Oberfläche reflektiert wird und wie Licht bei verschiedenen Wellenlängen dispergiert. Mathematische Definition Der Brechungsindex ist definiert als das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zur Phasengeschwindigkeit des Lichts im Material:... Mehr lesen …
Zirkularpolarisator
Ein zirkularer Polarisator (häufig als CP oder CPL für Circular Polarizing Lens abgekürzt) ist eine optische Komponente, die unpolarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht umwandelt. Sie kann auch in umgekehrter Richtung eingesetzt werden, um zirkular polarisiertes Licht in linear polarisiertes Licht umzuwandeln oder bestimmte Polarisationszustände selektiv zu sperren. Zirkulare Polarisatoren werden häufig in der Fotografie, in stereoskopischen 3D-Displays und in Blendschutzfiltern für elektronische Bildschirme eingesetzt. Funktionsprinzip Ein standardmäßiger Zirkularpolarisator besteht nicht aus einem einzigen homogenen Material. Er ist vielmehr ein optisches Verbundelement aus zwei unterschiedlichen Schichten, die in einer bestimmten... Mehr lesen …
Linearpolarisator
Ein linearer Polarisator ist eine optische Komponente, die Lichtwellen, die in einer bestimmten linearen Ebene schwingen, selektiv transmittiert, während sie in anderen Ebenen schwingende Lichtwellen sperrt oder umlenkt. Er wird verwendet, um einen unpolarisierten oder gemischt polarisierten Strahl elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise natürliches Licht, in einen Strahl mit einem eindeutig definierten linearen Polarisationszustand umzuwandeln. Linearpolarisatoren sind grundlegende Komponenten in der optischen Technik, Photonik und Unterhaltungselektronik. Sie übernehmen wichtige Funktionen in Anwendungen von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) bis hin zu komplexen Lasersystemen und der Mikroskopie. Wirkmechanismus Licht ist eine transversale elektromagnetische Welle. Das bedeutet,... Mehr lesen …
Blendreduzierung
Blendungsreduzierung umfasst verschiedene optische, physikalische und digitale Verfahren, die visuelle Beeinträchtigungen oder Beschwerden durch übermäßiges oder unkontrolliertes Licht minimieren. Blendung tritt typischerweise auf, wenn die Leuchtdichte eines Objekts oder einer Lichtquelle die Leuchtdichte deutlich übersteigt, an die das optische System, etwa ein Kamerasensor oder das menschliche Auge, angepasst ist. In der Optik und Photonik ist die Verringerung von Blendung entscheidend, um den Bildkontrast zu maximieren, genaue Sensormesswerte sicherzustellen und den Sehkomfort zu verbessern. Arten von Blendung In den visuellen und optischen Wissenschaften wird Blendung anhand ihrer Wirkung auf das Beobachtungssystem... Mehr lesen …
UV-Bildgebung
Ultraviolett (UV)-Bildgebung ist ein spezialisiertes fotografisches und sensorisches Verfahren zur Aufnahme von Bildern im ultravioletten Spektralbereich, der Wellenlängen von ungefähr 10 nm bis 400 nm umfasst. Da das menschliche Auge für UV-Licht unempfindlich ist, nutzt diese Technologie spezielle optische Sensoren, Objektive und Filter, um UV-Photonen zu erfassen und in sichtbare, auswertbare Daten umzuwandeln. UV-Bildgebung wird in zahlreichen wissenschaftlichen, industriellen und forensischen Bereichen eingesetzt, um Merkmale, Defekte und Phänomene sichtbar zu machen, die bei herkömmlicher optischer Beleuchtung nicht erkennbar sind. Funktionsprinzipien Standardmäßige Bildsensoren und optische Linsen sind im UV-Spektrum im Allgemeinen... Mehr lesen …
Farbbildgebung
Farbbildgebung bezeichnet die Erfassung, Verarbeitung, Speicherung und Darstellung visueller Informationen, die Farbdaten enthalten. Im Gegensatz dazu zeichnet die monochrome Bildgebung (Graustufenbildgebung) nur die Lichtintensität auf.() Sie ist eine grundlegende Technologie der modernen Digitalfotografie, Videotechnik, industriellen Bildverarbeitung und wissenschaftlichen Bildgebung und beruht auf den Prinzipien des Lichts, der optischen Physik und der menschlichen visuellen Wahrnehmung. Die Physik der Farbe und die menschliche Wahrnehmung Farbe ist keine inhärente Eigenschaft eines Objekts. Sie entsteht vielmehr daraus, wie ein Objekt mit Licht interagiert und wie das menschliche Auge und Gehirn dieses Licht interpretieren. Das... Mehr lesen …
Monochrombildgebung
Monochrome Bildgebung bezeichnet die Erfassung, Verarbeitung und Darstellung visueller Daten mithilfe eines einzigen Lichtkanals. Dabei entsteht in der Regel ein Bild, das aus unterschiedlichen Tonwerten einer einzigen Farbe besteht. In der digitalen und chemischen Fotografie sowie in der wissenschaftlichen Bildgebung tritt sie meist als Graustufenbild auf, das aus Schwarz, Weiß und dazwischenliegenden Grautönen besteht. Im Gegensatz zur Farbbildgebung, die mehrere Lichtkanäle (üblicherweise Rot, Grün und Blau) aufzeichnet, um das menschliche Sehen nachzubilden, erfasst die echte monochrome Bildgebung ausschließlich die Luminanz (Helligkeit) des auf den Sensor oder Film treffenden Lichts und... Mehr lesen …
Polarisierender Strahlteiler (PBS)
Ein Polarisationsstrahlteiler (PBS) ist eine optische Präzisionskomponente, die einen einzelnen einfallenden Lichtstrahl in zwei getrennte, orthogonal polarisierte Strahlen aufteilt. Während ein standardmäßiger, nicht polarisierender Strahlteiler das Licht nach Intensität aufteilt, beispielsweise indem er unabhängig vom Polarisationszustand 50% des Lichts in eine Richtung und 50% in eine andere Richtung leitet, lenkt ein polarisierender Strahlteiler das Licht ausschließlich entsprechend der Ausrichtung seines elektrischen Feldes. Grundkonzepte & Terminologie Um zu verstehen, wie ein PBS innerhalb eines optischen Systems funktioniert, müssen die grundlegenden physikalischen Prinzipien seiner Funktionsweise definiert werden. Einfallsebene Die Einfallsebene ist die... Mehr lesen …
SM1-Gewinde
SM1 ist ein spezieller Gewindestandard, der vorwiegend in der Optomechanik verwendet wird. Das ursprünglich von Thorlabs, einem bedeutenden Hersteller optischer Geräte, entwickelte SM1-Gewinde hat sich branchenweit als Standard für die Montage, Aufnahme und Ausrichtung runder optischer Komponenten etabliert, insbesondere für Komponenten mit einem Durchmesser von 1 Zoll (25.4 mm). Gewindespezifikationen „SM“ in SM1 steht für „Sewing Machine“ (Nähmaschine). Dies ist ein historischer Verweis auf die hochpräzisen Feingewinde, die traditionell in der Nähmaschinenindustrie eingesetzt und von frühen Optomechanikentwicklern wegen ihrer Feinjustiermöglichkeiten übernommen wurden. „1“ entspricht ungefähr der Kompatibilität mit 1-Zoll-Optiken. Die... Mehr lesen …
CS-Mount
Der CS-Mount ist eine Standardspezifikation zur Befestigung von Objektiven an Kameras und wird hauptsächlich in der Videoüberwachung (CCTV), der industriellen Bildverarbeitung und der wissenschaftlichen Bildgebung eingesetzt. Er ist eine vom älteren und weit verbreiteten C-Mount-Standard abgeleitete Ausführung, die für kleinere Sensoren und kompaktere Kamerakonstruktionen entwickelt wurde. Spezifikationen Die physikalischen Gewindespezifikationen des CS-Mounts sind mit denen des C-Mounts identisch. Das entscheidende Merkmal, das beide unterscheidet, ist das Auflagemaß (FFD), auch als Flanschabstand bezeichnet. Dies ist der Abstand zwischen dem Anschlussflansch (dem Metallring an Kamera und Objektiv, über den beide miteinander verbunden... Mehr lesen …
Adapterring
Ein Adapterring (auch als Filteradapterring, Step-up-Ring oder Step-down-Ring bezeichnet) ist ein mechanisches Zubehörteil für die Fotografie, Kinematografie und wissenschaftliche optische Aufbauten. Seine Hauptfunktion besteht darin, optische Filter, Zusatzobjektive oder anderes Zubehör mit Gewinde an einem Hauptobjektiv oder Bildgebungssystem zu befestigen, wenn die Gewindedurchmesser der beiden Komponenten nicht übereinstimmen. Als Gewindeverbindung ermöglichen Adapterringe Optikingenieuren, Fotografen und Forschern, ihre Filtersammlungen auf eine einheitliche Größe zu standardisieren. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, für jedes vorhandene Objektiv identische optische Komponenten in unterschiedlichen Größen zu erwerben. Arten von Adapterringen Adapterringe werden allgemein danach kategorisiert, wie sie... Mehr lesen …
Nichtpolarisierender Strahlteiler (NPBS)
Ein nichtpolarisierender Strahlteiler (NPBS) ist eine wichtige optische Komponente, die einen einfallenden Lichtstrahl in einem festgelegten Verhältnis (üblicherweise 50:50) in zwei getrennte Strahlen teilt, einen transmittierten und einen reflektierten, wobei der ursprüngliche Polarisationszustand des Lichts strikt erhalten bleibt. Im Gegensatz zu einem polarisierenden Strahlteiler, der Licht gezielt in seine orthogonalen Polarisationskomponenten aufteilt, stellt ein NPBS sicher, dass der reflektierte und der transmittierte Strahl genau dieselben Polarisationseigenschaften wie der Eingangsstrahl aufweisen. Da NPBS-Komponenten den Polarisationszustand des einfallenden Lichts nicht verändern, werden sie häufig in Systemen eingesetzt, in denen die Polarisation erhalten... Mehr lesen …
Astronomischer Filter
Ein astronomischer Filter ist eine hochspezialisierte optische Komponente, die bestimmte Lichtwellenlängen selektiv transmittiert und andere blockiert oder abschwächt. Ob in einem Teleskop für den privaten Gebrauch oder in einer professionellen Sternwarte, das Hauptziel dieser Filter besteht darin, den Kontrast von Himmelsobjekten zu erhöhen, bestimmte chemische Signaturen zu isolieren oder präzise photometrische Messungen zu ermöglichen. Die meisten astronomischen Filter arbeiten im Kern als optische Bandpass-, Hochpass- oder Tiefpassfilter und basieren auf präzise ausgelegtem Glas oder mehrschichtigen dielektrischen Interferenzbeschichtungen. Funktionsprinzipien Astronomische Filter beeinflussen Licht durch zwei primäre physikalische Mechanismen: optische Interferenz und... Mehr lesen …
Luftmassenfilter
Ein Air-Mass-(AM-)Filter ist eine spezielle optische Komponente, die hauptsächlich in Sonnensimulatoren eingesetzt wird, um die spektrale Verteilung einer künstlichen Lichtquelle, typischerweise einer Xenon-Kurzbogenlampe, anzupassen. Er dient dazu, das ungefilterte künstliche Licht so zu formen, dass dessen Ausgangsspektrum unter bestimmten standardisierten atmosphärischen Bedingungen präzise dem tatsächlichen Sonnenspektrum entspricht. Durch die selektive Transmission, Absorption und Reflexion unterschiedlicher Wellenlängen wirken diese Filter als hochkomplexe breitbandige Bandpassfilter. Sie sind unerlässlich für genaue, reproduzierbare Prüfungen von Photovoltaik, Kosmetika und Materialien, die einem lichtbedingten Abbau unterliegen. Das Konzept der „Luftmasse“ Der Begriff „Air Mass“ bezeichnet die... Mehr lesen …
Farbausgleichsfilter
Ein Farbkorrekturfilter ist eine optische Komponente, die zur Veränderung der spektralen Leistungsverteilung (SPD) einer Lichtquelle entwickelt wurde und deren Gesamtfarbtemperatur systematisch an einen bestimmten photometrischen Standard oder eine bestimmte Anwendungsanforderung anpasst. Im Gegensatz zu scharfkantigen optischen Bandpassfiltern, die nur einen schmalen Spektralbereich transmittieren, dämpfen Farbausgleichsfilter bestimmte Wellenlängen über breite Spektralbereiche hinweg. Sie werden im Allgemeinen eingesetzt, um das durch sie hindurchtretende Licht „wärmer“ (Verschiebung in Richtung Rot/Gelb) oder „kühler“ (Verschiebung in Richtung Blau) zu machen. Wirkmechanismus Um präzise Verschiebungen der Farbtemperatur zu erzielen, nutzen Farbausgleichsfilter einen von zwei primären physikalischen... Mehr lesen …
Kaltlichtspiegel
Ein Kaltlichtspiegel ist eine spezielle optische Komponente, genauer gesagt eine Art dichroitischer Filter, die sichtbares Licht gezielt von thermischer Energie (Wärme) trennt. Dazu verwendet er eine dielektrische Mehrschichtbeschichtung, die sichtbare Wellenlängen stark reflektiert und gleichzeitig infrarote (IR) Strahlung effizient transmittiert. Indem der infrarote Anteil des elektromagnetischen Spektrums direkt durch das Glassubstrat hindurchtritt, entfernen Kaltlichtspiegel effektiv Wärme aus dem reflektierten Strahlengang und halten den Zielbereich dadurch „kalt“. Das funktionale Gegenstück ist der Hot Mirror, der genau umgekehrt arbeitet: Er reflektiert Wärmestrahlung und transmittiert sichtbares Licht. Mechanismus und Funktion Kaltlichtspiegel basieren auf... Mehr lesen …
Wärmeschutzspiegel
Ein Heißspiegel ist ein spezieller optischer Filter, der wärmeempfindliche Komponenten schützt, indem er Infrarotstrahlung (IR) vom sichtbaren Licht trennt. Dazu reflektiert er das wärmeerzeugende Infrarotspektrum mit hoher Effizienz und transmittiert gleichzeitig das sichtbare Lichtspektrum. Funktionsweise Im Gegensatz zu Standardspiegeln, die eine einfache Metallschicht (etwa aus Silber oder Aluminium) verwenden, um das gesamte Licht zu reflektieren, beruhen Heißspiegel auf dielektrischen Beschichtungen. Mehrere abwechselnde Schichten aus transparenten Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes werden auf ein Glassubstrat aufgebracht. Dadurch entsteht ein als Dünnschichtinterferenz bezeichnetes Phänomen. Durch die präzise Steuerung der Schichtdicken wird der Spiegel... Mehr lesen …