MEMS Mikrospiegelarrays für die Adaptive Optik

Die Hauptanwendung der Adaptiven Optik (AO) liegt in der Korrektur optischer Abbildungsvorgänge, die durch inhomogene oder turbulente Medien erfolgen. Eine Schlüsselrolle kommt dabei dem eigentlichen Korrektor-Element zu, bei dem zumeist ein deformierbarer Spiegel zur Kompensation der auftretenden optischen Gangunterschiede eingesetzt wird. Durch die Mikrosystemtechnik und die Methoden der hochintegrierten Halbleiterfertigung eröffnen sich hier neue Möglichkeiten zur Realisierung von Bauelementen mit bisher nicht erreichter Ortsauflösung und Präzision. Am Fraunhofer IPMS wurde dazu ein feinsegmentiertes MEMS Mikrospiegelarray mit integrierter CMOS Ansteuerschaltung für die hochaufgelöste optische Phasenkontrolle entwickelt. Das Array umfasst 240 x 200 individuell adressierbare Senkspiegel-Elemente mit einer Pixelgröße von 40 ?m, die vertikal und analog um bis zu 500 nm ausgelenkt werden können entsprechend einer erzielbaren Phasenverschiebung um mehr als 2? im Sichtbaren. Zur einfacheren Systemintegration wurde ferner ein komplettes Phase Former Kit mitsamt der nötigen Ansteuer-Hard- und Software entwickelt. Neben dem erfolgreichen Einsatz in der Augenheilkunde zur Korrektur von Sehfehlern wurden auch bereits erste Anwendungs-Demonstrationen zur zeitlichen Modulation von Ultra-Kurzeit-Laserpulsen sowie zur diffraktiven Bildmustererzeugung durchgeführt. Für Präsentationszwecke sowie zur genaueren optischen Charakterisierung wurde außerdem ein eigener AO Systemaubau realisiert, mit dem sich die Korrektureigenschaften des IPMS Mikrospiegelarrays für verschieden komplexe Wellenfrontstörungen eindrucksvoll demonstrieren lassen. Ebenso wurde damit die erzielbare Bildqualität anhand von Messungen der Modulation Transfer Function (MTF) untersucht.