Optische Charakterisierung von Stress-relaxierten aktiven MOEMS-Membranspiegeln mit großer Apertur

Abstract:
Mit einem von den Autoren bereits vorgestellten Konzept einer Stress relaxierenden Aufhängung wurden aktive Membranspiegel mit 6 mm Durchmesser hergestellt und verschiedene Designs des Spiegels mit optischen Verfahren charakterisiert. Eine statistisch signifikante Bewertung von 20 Membranen zeigt, dass die bei fest eingespannten Mik-rospiegeln in SOI-Technologie (Silicon On Insulator) aufgrund innerer Spannungen auftretenden Oberflächenverzer-rungen (buckling effect) stark reduziert werden konnten und eine Planität mit typischen Verzerrungen (distortion) im Bereich Deltaz = 50 nm – 100 nm und somit von hoher optischer Güte (Verzerrungen < λ/10, λ = 1064 nm) erreicht wur-den. Die Spiegel arbeiten im Fokussierbetrieb mit hoher Zuverlässigkeit. Die optische Charakterisierung der Spiegel im Fokussierbetrieb umfasste die direkte Messung der Spiegelverformung mit einem Weißlichtinterferometer und die Mes-sung der Abbildungseigenschaften wie Fokuslänge und Fokusqualität mittels der Messung des Strahlprofils eines vom Spiegel reflektierten ebenen Laserstrahls im Fokusbereich von 10 cm bis 1 m. Die Messergebnisse sind in guter Über-einstimmung mit FEM Simulationen des Spiegelprofils und optischen Simulationen mit der Software ZEMAX.