Optiktechnologie

Name: Optiktechnologie | Grundlagen - Verfahren - Anwendungen - Beispiele
Brand: Hanser
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Grundlagen - Verfahren - Anwendungen - Beispiele

Jens Bliedtner(Autor*in)

Hanser (Verlag)

3. Auflage

Erschienen am 14. März 2022

800 Seiten

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978-3-446-46055-3 (ISBN)

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Inhalt

Intro
Vorwort
Inhalt
Zusatzmaterial
1 Die Entwicklung des Glases und der Optikfertigung
2 Grundlagen der Optik
2.1 Brechung, Reflexion und Totalreflexion
2.2 Polarisation, Interferenz und Beugung
2.3 Doppelbrechung und Pleochroismus
2.4 Abbildende optische Bauelemente
2.4.1 Transmittierende optische Bauelemente
2.4.2 Reflektierende optische Bauelemente
2.4.3 Teildurchlässige optische Bauelemente
2.4.4 Diffraktive optische Elemente
2.4.5 Sonderformen optischer Bauelemente
2.5 Abbildungsfehler
2.6 Bewertung der Abbildungsleistung eines optischen Systems
2.7 Kennzeichnung optischer Bauelemente
2.7.1 Materialangaben
2.7.2 Formangaben und Oberflächenformtoleranzen
2.7.3 Oberflächenangaben
2.7.4 Beschichtungen und Zerstörschwellen
2.7.5 Allgemeine Beschreibung von Oberflächen und Komponenten
2.8 Übungsaufgaben
3 Optische Werkstoffe
3.1 Einteilung der optischen Werkstoffe
3.2 Anorganische Gläser
3.2.1 Definition und Struktur
3.2.2 Herstellung anorganischer Gläser
3.2.3 Anorganische Glasarten für optische Anwendungen
3.2.4 Eigenschaften anorganischer Gläser
3.2.4.1 Mechanische Eigenschaften
3.2.4.2 Optische Eigenschaften
3.2.4.3 Chemische Eigenschaften
3.2.5 Auswahlparameter optischer Gläser
3.2.6 Lieferformen anorganischer Gläser
3.3 Organische Gläser
3.3.1 Definition und Struktur
3.3.2 Ausgewählte Eigenschaften
3.3.3 Anwendungsbereiche und Lieferformen
3.4 Kristallwerkstoffe
3.4.1 Aufbau und Struktur
3.4.2 Ausgewählte Eigenschaften
3.5 Übungsaufgaben
4 Grundlagen des Fertigungsprozesses
4.1 Entwicklungs- und Herstellungsprozess
4.1.1 Entwicklungsstufen
4.1.2 Entwicklungsablauf
4.2 Fertigungsarten
4.3 Fertigungsprinzipien
4.4 Einteilung der Fertigungsverfahren
4.5 Technologische Unterlagen
4.6 Simulationstechniken und Datengenerierung für den Produktentwicklungs- und Fertigungsprozess
4.7 Virtualisierung und Monitoring des Fertigungsprozesses
4.8 Übungsaufgaben
5 Urformen von optischem Glas
5.1 Urformende Verfahren für anorganische Gläser
5.1.1 Herstellung von Gobs und Presslingen
5.1.2 Herstellung von Rohgläsern
5.1.2.1 Glasblöcke
5.1.2.2 Barrengläser und optische Glasstäbe
5.1.3 Herstellung von Flachglas
5.1.3.1 Gussverfahren
5.1.3.2 Ziehverfahren
5.1.3.3 Floatverfahren
5.1.3.4 Dünnglas und Glasfolien
5.1.4 Herstellung von Quarzglas
5.1.5 Ausgewählte Glasfehler/Materialunvollkommenheiten
5.1.6 Angabe der Materialeigenschaften
5.2 Urformende Verfahren für organische Gläser
5.2.1 Gießen
5.2.1.1 Reaktionsgießen
5.2.1.2 Vakuumgießen
5.2.2 Spritzgießen
5.2.2.1 Mikrospritzgießen
5.2.2.2 Mehrkomponentenspritzguss
5.2.3 Heißprägen
5.2.3.1 Werkzeugherstellung
5.2.3.2 Heißprägeprozess
5.2.4 Spritzprägen
5.2.5 Übungsaufgaben
5.3 Urformende Verfahren für Kristallwerkstoffe
5.3.1 Züchtung aus der Gasphase
5.3.2 Kristallzüchtung aus der Lösung
5.3.3 Züchtung aus der Schmelze
5.3.4 Übungsaufgaben
5.4 Urformen mittels additiver Verfahren
5.4.1 Verfahrensgrundlagen
5.4.2 Verfahrenseinteilung mit Bezug zu Anwendungsbereichen der optischen Technologien
5.4.3 Additive Verfahren für die Verarbeitung von Kunststoffen
5.4.4 Additive Verfahren für die Verarbeitung von metallischen Werkstoffen
5.4.5 Additive Verfahren für die Verarbeitung von mineralischen Gläsern
5.4.6 Additive Verfahren für die Verarbeitung von keramischen Werkstoffen
6 Umformen von optischem Glas
6.1 Grundlagen
6.2 Pressen
6.2.1 Gläser für das Pressen
6.2.2 Werkzeugform - Herstellung und Anforderungen
6.2.3 Pressverfahren
6.2.3.1 Nicht-isothermisches Blankpressen
6.2.3.2 Isothermisches Präzisionsblankpressen
6.2.4 Anwendungsgebiete
6.3 Senken
6.3.1 Schwerkraftsenken
6.3.2 Senken mit Vakuumunterstützung
6.3.3 Laserstrahlunterstütztes Senken
6.3.4 Hybrides Senkverfahren
6.4 Ziehen
6.4.1 Preformherstellung
6.4.2 Glasfaserziehen
6.5 Übungsaufgaben
7 Trennen
7.1 Zerteilen
7.1.1 Mechanisches Brechen
7.1.2 Sonderverfahren zum Zurichten
7.1.2.1 Mechanisches Trennen durch Sägen
7.1.2.2 Thermisches Laserstrahlseparieren
7.1.2.3 Wasserstrahlabrasivschneiden
7.2 Schleifen
7.2.1 Verfahrensgrundlagen
7.2.1.1 Wechselwirkungen im oberflächennahen Bereich
7.2.1.2 Kinematische Verhältnisse und Arbeitsparameter
7.2.2 Werkzeuge und Maschinen
7.2.2.1 Werkzeuge
7.2.2.2 Schleifmaschinen
7.2.2.3 Schleifmaschinen mit Ultraschallunterstützung
7.2.3 Schleifverfahren
7.2.3.1 Trennschleifen
7.2.3.2 Formschleifen
7.2.3.3 Rundschleifen (Rundieren)
7.2.3.4 Flachschleifen
7.2.3.5 Schleifen sphärischer Flächen
7.2.3.6 Schleifen asphärischer Flächen
7.2.3.7 Schleifen von Freiformflächen
7.2.3.8 Schleifen monolithischer und multifunktionaler Bauelemente
7.2.3.9 Schleifverfahren - Sonderverfahren
7.2.4 Übungsaufgaben
7.3 Bohren
7.3.1 Übungsaufgaben
7.4 Läppen
7.4.1 Verfahrensgrundlagen
7.4.2 Maschinen und Werkzeuge
7.4.3 Betriebs- und Hilfsstoffe für das Läppen
7.4.4 Einflussgrößen
7.4.5 Läppverfahren
7.4.5.1 Planläppen
7.4.5.2 Läppen sphärischer Flächen
7.4.5.3 Feinschleifen mit Läppkinematik
7.4.5.4 Ultraschallschwingläppen
7.4.5.5 Leistung und Genauigkeit
7.4.6 Übungsaufgaben
7.5 Polieren
7.5.1 Verfahrensgrundlagen
7.5.2 Maschinen und Werkzeuge
7.5.3 Betriebs- und Hilfsstoffe für das Polieren
7.5.4 Einflussgrößen
7.5.5 Polierverfahren
7.5.5.1 Polieren mit flächenförmigem Werkzeugeingriff
7.5.5.2 Polieren mit punkt- oder linienförmigem Werkzeugeingriff (zonale Politur)
7.5.5.3 Interferometrische Prüfung von Asphärenoberflächen mittels computergenerierter Hologramme
7.5.6 Korrekturverfahren
7.5.6.1 CCP-Verfahren
7.5.6.2 IBF - Ion Beam Figuring (Ionenstrahlbearbeitung)
7.5.6.3 Spezialverfahren
7.5.7 Leistung und Genauigkeit
7.5.8 Übungsaufgaben
7.6 Zentrieren
7.6.1 Zentrierverfahren
7.6.1.1 Steckzentrieren
7.6.1.2 Spannzentrieren
7.6.2 Zentriermaschinen und Werkzeuge
7.6.3 Bearbeitungsprozess
7.6.4 Übungsaufgaben
7.7 Ultrapräzisionszerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide
7.7.1 Verfahrensgrundlagen
7.7.2 Verfahrenseinteilung
7.7.3 Drehverfahren
7.7.3.1 Drehen rotationssymmetrischer Geometrien
7.7.3.2 Drehen nichtrotationssymmetrischer Geometrien
7.7.4 Fräsen
7.7.5 Ausgewählte Verfahrensvarianten der UP-Bearbeitung
7.7.6 Leistung und Genauigkeit
7.7.7 Übungsaufgaben
7.8 Strukturieren und Abtragen
7.8.1 Abtragen
7.8.2 Fotolithografisches Strukturieren
7.8.3 Strukturieren aufgetragener Metall- und Lackschichten
7.8.4 Partieller Schichtauftrag
7.8.5 Übungsaufgaben
7.9 Reinigen
7.9.1 Manuelles Reinigen
7.9.2 Maschinelles Reinigen
7.9.3 Strahlreinigung
7.9.4 Ausheizen
7.9.5 Reinigungsfehler
7.9.6 Übungsaufgaben
8 Beschichten
8.1 Schutzschichten
8.1.1 Lackieren
8.1.2 Oberflächenhärtung
8.2 Optische Schichten
8.2.1 Schichtarten
8.2.2 Schichtherstellung
8.2.2.1 Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
8.2.2.2 Optisches Monitoring
8.2.2.3 Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
8.2.2.4 Nasschemische Verfahren
8.2.3 Anwendungen
8.2.3.1 Entspiegelungsschichten
8.2.3.2 Vorder- und Oberflächenspiegelschichten
8.2.3.3 Teilerspiegelschichten
8.2.3.4 Kaltlichtspiegelschichten
8.2.3.5 Elektrisch leitfähige Schichten
8.2.4 Schichtcharakterisierung
8.3 Übungsaufgaben
9 Stoffeigenschaftsändern
9.1 Entspannungskühlen
9.2 Verfestigen
9.3 Altern
9.4 Färben
9.5 Fototrope Gläser
9.6 Übungsaufgaben
10 Fügen
10.1 Fügen im technologischen Prozess
10.1.1 Blocken
10.1.2 Kitten
10.1.2.1 Provisorisches Kitten
10.1.2.2 Reguläres Kitten
10.1.2.3 Block- und Streifenkittung
10.1.2.4 Kitten von prismatischen Teilen
10.1.2.5 Kittwerkstoffe
10.1.3 Kleben
10.1.4 Gipsen
10.1.5 Ansprengen
10.1.6 Spannen
10.1.6.1 Mechanisches Spannen
10.1.6.2 Pneumatisches Spannen
10.2 Fügen von optischen Bauelementen/Montageprozess
10.2.1 Zentrieren, Richten, Justieren
10.2.2 Feinkitten
10.2.3 Kleben
10.2.4 Löten
10.2.5 Versprengen
10.2.6 Fassen von Optiken
10.2.6.1 Fassen von Rundoptiken
10.2.6.2 Fassen von Prismen
10.2.7 Diffusionsschweißen
10.2.8 Endmontage
10.2.8.1 Optische Baugruppen
10.2.8.2 Montageverfahren
10.2.9 Mikromontage
10.3 Übungsaufgaben
11 Ausgewählte Fertigungstechnologien
11.1 Prismenfertigung
11.2 Dachkantelemente
11.3 Tripelspiegel
11.3.1 Prinzip des Strahlengangs einer Tripelspiegelanordnung
11.3.2 Designanforderungen an einen Tripelspiegel
11.3.2.1 Randscharfe Kantenübergänge
11.3.2.2 Winkelfehler der optischen Flächen
11.3.3 Fertigung eines Tripelspiegels
11.4 Messung von Winkelabweichungen
11.5 Linsenfertigung
11.5.1 Linsenfertigung mit CNC-Technik
11.5.2 Messung des Linsenradius
11.5.3 LED-Lupenfertigung
11.5.3.1 Konstruktive Lösung
11.5.3.2 Fertigung der Linsen
11.5.3.3 Optoelektronische Komponenten
11.6 Fertigung asphärischer Bauteile
11.7 Fertigung eines Gleitsichtbrillenglases
11.8 Stablinsen
11.9 Axicon
11.10 Freiformoptik
11.10.1 Herstellung freiformoptischer Bauelemente durch Schleifen und Polieren
11.10.2 Herstellung freiformoptischer Bauelemente durch UP-Bearbeitung und Abformung
11.10.3 Charakterisierung von freiformoptischen Bauelementen
11.11 Montage eines Flucht- und Autokollimationsfernrohrs
11.11.1 Anwendungsbereich
11.11.2 Aufbau und Funktion
11.11.3 Montage und Anordnung der Systemeinheiten
11.12 Montage eines Objektivs
11.12.1 Fügen der Einzellinsen und Kittglieder
11.12.1.1 Gerichtetes Kleben (Richtkitten)
11.12.1.2 Ungerichtetes Kleben
11.12.2 Justierdrehen
11.12.3 Teilmontage
11.12.4 Endmontage
11.13 Übungsaufgaben
12 Auslegung und Optimierung von Fertigungsprozessen
12.1 Systemtolerierung
12.1.1 Toleranzanalyse
12.1.2 Temperaturanalyse (Thermal Expansion)
12.1.3 Ghost-Images- und Streulichtanalysen
12.2 Optikfertigungsdesign
12.3 Prozessoptimierung in der Produktion
12.4 Design optischer Vielschichtstrukturen
Literaturverzeichnis
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