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April 2021
Florian Lemke
Aberrationskorrigierende Linsen und adaptive Prismen mit integrierter Piezoaktorik
In modernen Mikroskopen werden zum dreidimensionalen Scannen einer Probe häufig Translationstische oder eine Kombination aus verfahrbaren Linsen und Scanspiegeln verwendet. Aufgrund der mechanischen Trägheit der Tische und der Linsen ist die Geschwindigkeit solcher Aufbauten begrenzt. Weiterhin ist aufgrund der reflektierenden Eigenschaften der Scanspiegel eine Realisierung auf kleinstem Raum als linearer Strahlengang nicht möglich. Soll darüber hinaus die Abbildungsqualität durch die Korrektur von Proben-induzierten Abbildungsfehlern (Aberrationen) verbessert werden, sind zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise ein deformierbarer Spiegel oder ein räumlicher Lichtmodulator (SLM), notwendig, die das Gesamtsystem größer, komplexer und teurer machen. Adaptive optische Elemente haben das Potential, die zuvor genannten Aufgaben mit hoher Geschwindigkeit und auf kleinstem Raum zu realisieren.
Zu diesem Zwecke wurden in dieser Arbeit zwei solcher Elemente entwickelt: Dies sind eine schnelle adaptive Linse zur Brechkraftmodulation und gleichzeitiger Aberrationskorrektur sowie ein biaxial scannendes Prisma. Es wird hierbei u.a. das mechanische Funktionsprinzip inklusive der nötigen physikalischen Grundlagen dargestellt sowie eine ausführliche Charakterisierung dieser optischen Elemente durchgeführt. Neben dem Funktionsnachweis und einem speziell entwickelten Ansteuerungskonzept wird die Anwendung dieser adaptiven Elemente in einem 3-dimensional scannenden Konfokalmikroskop erläutert.
Zu diesem Zwecke wurden in dieser Arbeit zwei solcher Elemente entwickelt: Dies sind eine schnelle adaptive Linse zur Brechkraftmodulation und gleichzeitiger Aberrationskorrektur sowie ein biaxial scannendes Prisma. Es wird hierbei u.a. das mechanische Funktionsprinzip inklusive der nötigen physikalischen Grundlagen dargestellt sowie eine ausführliche Charakterisierung dieser optischen Elemente durchgeführt. Neben dem Funktionsnachweis und einem speziell entwickelten Ansteuerungskonzept wird die Anwendung dieser adaptiven Elemente in einem 3-dimensional scannenden Konfokalmikroskop erläutert.
Keywords: Adaptive Optik; Adaptive Linse; Piezoaktorik; Adaptives Prisma; Scannen
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