Hoogwaardige optische componenten

Thema:
Hoogwaardige optische componenten

Optische componenten spelen een centrale rol in de werking van tal van wetenschappelijke instrumenten. Ze zijn bijvoorbeeld onmisbaar voor diverse spectrometrische en beeldvormingstoepassingen op het gebied van wetenschappelijk onderzoek, astronomie, lithografie en ruimtevaart. TNO Optics Manufacturing is een vooraanstaand expertisecentrum gespecialiseerd in het vervaardigen en testen van complexe optische componenten en coatings.

Wij richten ons op geavanceerde oplossingen voor complexe optische systemen, bestemd voor markten waar veel op het spel staat, zoals de verkenning van de ruimte en de halfgeleiderindustrie. In een landschap van instrumentontwikkeling waarin ontwikkelingen snel gaan en steeds hogere eisen worden gesteld wat betreft de vormtoleranties en oppervlakteruwheid van optische componenten, blijft TNO voorop lopen en streven naar voortdurende verbetering van haar processen en faciliteiten.

Technologieën

Visual OM
Ontwikkelcyclus van hoogwaardige optische componenten

De experts van TNO Optics Manufacturing richten zich op experimenteel onderzoek en de vervaardiging van optische componenten met een hoge nauwkeurigheid en lage ruwheid, in een volledig intern productieproces, dat ook het ontwerp en de metrologie, assemblage, uitlijning en kalibratie van instrumenten omvat.

Diamantdraaien

De ultraprecieze diamantdraaibanken van TNO kunnen met behulp van diamanten snijgereedschappen sferische, asferische en vrije-vorm optische componenten bewerken in non-ferrometalen, kristallen en polymeren. Ons aanbod van bewerkingsprocessen omvat on-axis en off-axis diamantdraaien, flycutting en rasterflycutting, 3D freeform slow tool servo, fast tool servo, ruling (gratings, lattices) en microfrezen met een Levricon hogesnelheidsspindel. We gebruiken deze in combinatie met magneto-reologische afwerking (Magneto Rheological Finishing - MRF) wat resulteert in ultralage waarden voor ruwheid en vormfouten.

Met behulp van verschillende typen vrije-vormmetrologie meten we de oppervlaktekwaliteit, en de metrologiegegevens worden teruggekoppeld naar de SPDT- en MRF-processen om zo de cirkel van bewerken en meten te sluiten. Zo kunnen we vrije-vorm spiegelonderdelen vervaardigen met een maximale diameter van 600 mm, een vormfout in het oppervlak van minder dan 10 nanometer (RMSi) en een ruwheid van minder dan 1 nanometer (Sq).

Coating

TNO Optics Manufacturing is gespecialiseerd in de ontwikkeling van toepassing specifieke optische coatings. We hebben veel ervaring met het ontwikkelen van coatings met specifieke vereisten voor reflectie of transmissie in verschillende spectraalbanden, van ultraviolet tot kortegolf-infrarood. We bieden oplossingen voor optische coatings: van advies over de haalbaarheid tijdens de ontwerpfase van een instrument tot het ontwerp, de ontwikkeling, kwalificatie en productie van de coatings. Hiertoe beschikken we over drie ultramoderne electron beam evaporation systemen en interne test- en inspectiefaciliteiten conform de relevante ISO-normen.

Magneto-reologische afwerking (MRF)

MRF is een innovatieve polijsttechnologie waarmee we vrije-vorm metalen spiegels en glasoppervlakken kunnen produceren met een ultralage oppervlakfout en ruwheid.

Stacha Petrovic

“Wat ik leuk vind aan deze groep is dat we bij Optics Manufacturing de werelden van droom en werkelijkheid met elkaar kunnen verbinden. Dankzij onze producten kunnen wij mensen de wereld om ons heen beter begrijpen op een manier waar we voorheen alleen maar van konden dromen.”

Stacha Petrovic

teamleider TNO Optics Manufacturing

Producten

Vrije-vorm optische componenten worden steeds meer toegepast, omdat de functies van diverse conventionele (sferische) componenten dan gecombineerd kunnen worden in één vrije-vormcomponent. Op dit moment houden we ons vooral bezig met de ontwikkeling van vrije-vormspiegels, inclusief de coating ervan.

Door gebruik te maken van geïntegreerde ontwerp- en productieprocessen nemen we ook de mechanische, thermische en dynamische aspecten, zoals montagereferenties, verlaging van het gewicht en thermische stabiliteit, in aanmerking. Naast de vervaardiging van standaardcoatings voor UV, zichtbaar en infrarood licht ontwikkelen en kwalificeren we ook speciale coatings voor specifieke vereisten. Voor de productie van glazen componenten werken we samen met gespecialiseerde partners van over de hele wereld. De uiteindelijke afwerking van glazen componenten kan met behulp van onze MRF-apparatuur worden gedaan.

Uitrusting en faciliteiten

TNO heeft een ultramodern laboratorium (VLL), waar we samenwerken met de TU Delft en vooraanstaande nationale en internationale bedrijven. Het lab heeft een groot aantal cleanrooms, speciale temperatuurregeling en een trillingsarme structuur. In eigen huis hebben we een speciaal metrologiesysteem en speciale methoden voor de reiniging van onderdelen en de ontwikkeling van gereedschappen.

4 Precitech-machines voor ultraprecisiebewerking: Nanoform 350, Nanoform 700Ultra, Nanoform 700Freeform 5 axis, Nanoform NFX 250. Maximale capaciteit luchtgelagerde spindel tot 700 mm diameter. Fast Tool Servo FTS 5000, Levricon High Speed Spindle, Slow Tool Servo, machine-geïntegreerde metrologie

QED 300 met correctieve polijsting ter verbetering van vormfout en ruwheid, voor oppervlakken in metaal, glas en glasachtige materialen, met een diameter tot 300 mm.

Ons team gebruikt de methoden elektronenstraalverdamping en thermische verdamping. Er zijn 3 Evatec box-type coatingsystemen (die EVO worden genoemd), en 640 machines met piëzokristal-gebaseerde laagdiktemonitoring. Een van de systemen is uitgerust met optische breedbandmonitoring. In de EVO-machines kan tijdens het verdampen een ion assistance-systeem worden gebruikt om een coating met hogere dichtheid  te creëren. Met deze systemen is het mogelijk om onder andere hogereflectiespiegel-, antireflectie-, diëlektrische, dichroïsche en filtercoatings uit te voeren.

DUI NMF600S voor contactloze oppervlaktevormmetingen van vlakke tot vrije-vormoppervlakken, met meetvolume ɸ600×125 mm. ASI (Q) stitching interferometer voor oppervlaktevormfout. Bruker NPFLEX witlichtinterferometer voor ruwheidsmeting, Zeiss CMM Prismo Ultra voor het meten van afmetingen met submicron-nauwkeurigheid, met 3D-metingen in een maximumvolume van 900×1200×650 mm. Zygo interferometer Verifire 1000. Perkin Elmer lambda 1050 TAMS spectrofotometer voor spectraalmetingen, Sentec 850 Ellipsometer voor polarisatiemeting van coatings.

Voordat we producten kunnen coaten in onze coatingmachines, moeten we er zeker van zijn dat de producten aan onze reinigingsnormen voldoen. Met behulp van onze intern ontwikkelde reinigingsmethoden zorgen we ervoor dat de eisen voor de hoeveelheid stof op het oppervlak en voor algehele reinheid worden aangehouden. In dit proces gebruiken we technieken zoals megasonische en CO2-reiniging.

Toepassingen van hoogwaardige optica

TNO ontwikkelt instrumenten, subsystemen en componenten voor zeer uiteenlopende markten:

Laat je verder inspireren

32 resultaten, getoond 16 t/m 20

Data succesvol verstuurd via lasercommunicatie tussen optische grondstations over 10 km afstand

Informatietype:
Nieuws
13 september 2022
Geslaagde veldproef met optische lasercommunicatieverbinding over 10 km. Bij laser-satellietcommunicatie wordt gebruik gemaakt van satellieten die informatie verzenden naar de aarde in de vorm van onzichtbare lichtsignalen.

Aardobservatie biedt duidelijkheid in stikstofprobleem

Informatietype:
Nieuws
23 juni 2022

Ruimtevaarttechnologie

Informatietype:
Artikel

Optomechatronica

Informatietype:
Artikel

Apparatuur en systemen voor verkenning van het heelal

Informatietype:
Artikel