Die Etalone für VTF

Das VTF benötigt zwei Etalons (Fabry-Pérot-Interferometer) mit einer freien Öffnung (Apertur) von 250 mm, was sie zu den größten jemals gebauten Etalons macht. Mit ihrer Entwicklung wurde wissenschaftlich-technologisches Neuland betreten. Jedes Interferometer besteht aus zwei Platten hochreinen Quarzglases mit 350 mm Durchmesser und 100 mm Dicke, welche in einem Abstand von 0,55 mm und 0,214 mm angeordnet sind. Der Abstand ist mithilfe von piezoelektrischen Aktuatoren im Nanometer-Bereich einstellbar. Auf den Innenseiten sind die Platte mit einer teilreflektierenden Schicht versehen, die eine Reflektivität von 95 % +/- 1 % bzw. 84 % +/-1 % haben und extrem homogen sein müssen. Zusammen mit einem Interferenz-Vorfilter ergeben die Etalone ein spektrales Filter mit einer Halbwertsbreite von 6 pm (60 mÅ) bei einer beliebigen Wellenlänge zwischen 520 nm und 870 nm. Der Scanbereich oder freie Spektralbereich ist durch die Plattenabstände der beiden Etalons und der Breite des Vorfilters gegeben und variiert zwischen 0,4 nm und 1,0 nm (von kurzer zu langer Wellenlänge).

Um die Homogenität der Filtergramme über ein Gesichtsfeld von einer Bogenminute zu garantieren, muss der Abstand der Platten beider Etalone auf besser als 3 nm rms konstant sein (auf Skalen größer 1mm). Aus diesem Grund sind die Etalone horizontal montiert, um den Einfluß der Schwerkraft auf den Spalt möglichst homogen zu halten. Die Mikro-Rauhigkeit der optischen Oberflächen muss nach Beschichtung besser als 0,3 nm rms sein (auf Skalen kleiner 1mm). Die erfolgreiche Umsetzung dieser extrem anspruchsvollen Anforderungen gelang nach einem aufwendigen Entwicklungsprozess in enger Zusammenarbeit mit industriellen Partnern. Die Metrologie des Plattenabstandes erfolgt mit optischen Encodern, welche am Institut für eine Präzision von 0,1 nm qualifiziert wurden. Die Integration und Qualifikation der Etalons, so wie die Entwicklung des komplexen Reglers für die Einstellung des Plattenabstands, werden am KIS durchgeführt.

Industrielle Partner für die Entwicklung und Herstellung der Etalon-Komponenten: Zygo Ametek, Richmond, Ca, USA - optische Bearbeitung und Vermessung der Platten. LMA, Lyon, Frankreich - Beschichtung und Vermessung der Platten. Physik Instrumente, Karlsruhe, Deutschland - Piezo-Aktuatoren. Heidenhain, Traunreut, Deutschland - optische Encoder.