作者： 时间：2022-09-03
一、用于测定恒星位置的非球面透镜
1.使用非球面透镜和非球面光学设计跟踪恒星
卫星对于观测地球、监测气候和导航至关重要。这些项目的一个重要成功因素是卫星的自主定位。asphericon与位置传感器开发领域的供应商Terma A/S一起参与了恒星跟踪器光学系统的开发。由于恒星跟踪器光学系统高质量的镀膜，可以承受具有挑战性的空间条件，同时满足苛刻的尺寸要求，并提供最准确的结果。
2.恒星跟踪器
卫星技术在观测地球和气候以及导航方面是不可或缺的。卫星测量的一个重要因素是具有最高精度的完全自主定位。Terma A/S是位置传感器开发的领先公司之一。近年来，该公司已成功开发出非常紧凑的恒星跟踪器-高精度自主数码相机，利用星座探测在几秒内就能确定卫星的方向。为了满足恒星跟踪器苛刻的尺寸要求，需要对所有组件进行非常紧凑的设计。在联合项目中，asphericon的职责是优化作为核心的光学系统。其目的是通过使用尽可能少的透镜来优化可利用空间，同时保持出色的光学质量。此外，光学元件必须在不影响测量精度的情况下满足对热稳定性的高要求。
3.光学系统
非球面和球面光学元件的结合使asphericon开发出了极其紧凑的光学系统。透镜系统是基于抗辐射玻璃，透镜系统具有高质量的表面形状公差（≤0.5fr）、表面粗糙度（≤0.002m）和表面缺陷，为复杂的定位系统提供了理想支撑。先进的超宽带AR镀膜（ARSBB 480-850nm）支持整个系统的热稳定性。使用Asphericon非球面透镜不仅可以开发出非常高效的光学系统，而且在经济上也极具吸引力。
图1. 恒星跟踪器元件
3.恒星跟踪器特点
-拥有超过5000个恒星方向的星表；
-通过以高达10Hz的速率和一弧秒（1/3600度）的精度跟踪恒星来确定飞行位置；
-卫星的精确定位；
-提高执行气象任务的卫星对地观测的可靠性和重要性；
光学元件光学设计特点是超紧凑的非球面和球面组件系统，材料是耐辐射玻璃，具有高端形状公差（≤0.5 fr），粗糙度（≤0.002μm）和缺陷公差。涂层：超宽带AR镀膜（ARSBB480 - 850nm），确保热稳定性。
二、用于荧光显微镜的非球面透镜
1.用于获取量子信息的高数值孔径透镜
由波恩大学应用物理研究所开发用于荧光显微镜的透镜。其目的是为了获取单个原子的量子信息，可以对封闭在光学晶格中的冷铯原子成像进行精确研究。asphericon为该系统开发和制造了具有高数值孔径的非球面透镜，由两个透镜组成，可以承受对温度和除气速率的高要求。
波恩大学应用物理研究所正在以前所未有的空间分辨率对被困在光学晶格中的超冷铯原子进行成像和光学控制领域的研究。为了观察晶格中相隔500nm的每一个原子，研究人员需要一个具有高数值孔径（NA）的透镜。高数值孔径成像系统的特点是<1mm的较短工作距离。透镜必须能够直接在超高真空（约10-11mbar）中工作，在那里可以用激光束捕获和操纵原子。鉴于高真空要求（例如温度，除气速率），在研究开始时市场上没有这种类型的系统。因此，该研究所本身开发并确立了双透镜系统的特点。asphericon开发并制造了双透镜系统所需数值孔径为0.92的非球面透镜。经过彻底的公差分析后，所有偏差都以使其超过制造公差至少一个数量级的方式进行选择。
2.高数值孔径透镜（Asphericon非球面镜）
两个由N-SF10制成的透镜均由asphericon制造，并放置在陶瓷底座（Al2O3）中。通过使用点扩散函数进行测量来表征光功率。由于透镜的高数值孔径，这是通过铝涂覆、直径仅为100nm的锥形光纤尖端发射的圆偏振光进行。通过这种方法，可以证明透镜在全NA下的性能受到衍射限制（Strehl比>0.8），这首先可以归因于光学表面的高质量。
物镜的结构
物镜包括：（1）Ø 25 mm的球面，（2）Ø 20 mm的球体和（3）陶瓷底座
图1.高数值孔径双透镜与超高真空环境相兼容
表征设置
由SNOM光纤尖端发射的光通过具有高数值孔径透镜准直并聚焦在CCD相机上。
图2.点扩散函数的测量设置和实现的测量
开发和生产独特非球面透镜（NA=0.92），可用于温度波动较大的超高真空。
