Klare Sicht für das Extremely Large Telescope – LZH entwickelt IR-Schmalbandfilter

Wenn Teleskope in den Weltraum blicken, haben sie selbst bei sternenklarer Nacht nur eingeschränkte Sicht – Moleküle in der Atmosphäre „versperren“ ihnen den Blick. Wissenschaftler des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) entwickeln und fertigen Schmalbandfilter für das European Extremely Large Telescope (E-ELT), die störende Signale ausblenden.

Im Gegensatz zu weltraumbasierten Teleskopen messen erdgebundene Teleskope unweigerlich auch Störsignale, die in Atmosphäre erzeugt wurden. Um dieses Rauschen auszublenden, entwickeln Wissenschaftler am LZH spezielle Beschichtungen für Optiken des E-ELT. Erste Filter mit einer Dicke von 60 bis 100 µm auf einem Substrat mit einem Durchmesser von 100 mm hat die Arbeitsgruppe Beschichtungen bereits hergestellt. Die Schmalbandfilter blocken die Störsignale und transmittieren die Signale aus dem Weltraum in schmalen Bändern im Infrarot-Bereich (IR). Die, durch Ion Beam Sputtering hergestellte, Beschichtung muss eine Homogenität von 0,1% oder weniger haben.

Filter ermöglichen genauere Messungen
Die Herstellung der komplexen Filter ist eine Herausforderung, da immer ein Kompromiss zwischen Beschichtungsdicke und Güte der Filter gefunden werden muss. Daher stimmt sich Dr. Stefan Günster, Leiter der Gruppe Beschichtungen, bei der Entwicklung eng mit den Astronomen des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik und der Universitäts-Sternwarte der Ludwig-Maximilian-Universität München ab. Mit der Beschichtung der Filter soll das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden. Dadurch ließe sich die Messzeit verkürzen und letztlich genauere Messungen erreichen.

Dafür setzen die Wissenschaftler um Dr. Günster einen speziellen am LZH entwickelten Breitbandmonitor ein, der einen sehr großen Wellenlängenbereich von 380 bis 1700 nm abdeckt. „Mit diesem Instrument können wir die Beschichtung während sie läuft kontrollieren und den Prozess falls notwendig optimieren“, erläutert Stefan Günster. „Da die Beschichtung der Filter, aufgrund der großen Schichtdicke, aufwendig ist, sparen wir damit erhebliche Entwicklungszeit.“

Formtreue prüfen
Die verhältnismäßig große physikalische Dicke der Beschichtung übt mechanischen Stress auf die Optik aus: die Filter verbiegen sich und beeinflussen damit die Messung. „Wir arbeiten daher auch an Verfahren, mit denen die Formtreue der Optiken geprüft und kontrolliert werden kann“, fügt Dr. Günster hinzu.

Sobald das Beschichtungsverfahren etabliert ist, könnten die Schmalbandfilter auch in anderen Bereichen eingesetzt werden: etwa bei biologischen und medizinischen Anwendungen, für die eine Messungen im IR-Bereich von hoher Güte notwendig ist.

Die Gruppe Beschichtungen ist vom 20. bis 22. Mai 2014 auf der Optatec: Halle 3, Stand H39