In dem Projekt i-wake sollen Wirbelschleppen, die hinter startenden und landenden Flugzeugen entstehen, von einem nachfolgenden Flugzeug mittels Lidar nachgewiesen werden. Detektiert wird dabei das von Luftpartikeln zurückgestreute Licht. Die Abtastung des Scanners mit großer Apertur umfasst eine schnelle Vertikalbewegung (7.5 Hz und +/- 1.5 Winkelgrad Amplitude) verbunden mit einem langsameren Horinzontalschwenk (5 s Dauer und +/- 6 Winkelgrad Amplitude). Dadurch ergeben sich Winkelbeschleunigungen von max. 30 rad/s2. Die Ablenkbewegungen werden bei einer Wellenlänge von 2 Mikrometer durch Metallspiegel mit Leichtgewichtstruktur(Gewichtreduktions auf 40%) realisiert. Da die Detektion des Signals kohärent erfolgen soll, sind nur Abweichungen der Spiegel von maximal 100 nm r.m.s. von der ideal ebenen Fläche zulässig. Gleichzeitig skaliert die durch die Winkelbeschleunigung hervorgerufene Flächendeformation mit der dritten Potenz der Spiegelgröße. Die Scannerspiegel wurden durch Bohrungen erleichtert, die in zwei orthogonalen Richtungen parallel zur Spiegeloberfläche laufen. Die Rückseite des Spiegels bleibt als geschlossene Fläche erhalten und kann damit maximal zur Steifigkeit beitragen. Vorder- und Rückseite können relativ dünn gehalten werden, da der Gewölbeeffekt ein Durchdrücken der Fläche über den Bohrungen erschwert. Weiterhin erleichtert die geschlossene Rückfläche das Spannen des Spiegels während der Bearbeitung. Es wurden zwei Spiegel aus Aluminium (6061) mit einer Dicke von jeweils 12 mm bei einem Bohrungsdurchmesser von 9 mm gefertigt. Die Oberflächenbearbeitung erfolgte durch Einkorn-Diamantdrehen (SPDT) im Fraunhofer-Institut für angewandte Optik. Es wurde ein Flächenfehler von 43 nm r.m.s. in einem Messfleck von 60 mm Durchmesser bei einer verbleibenden Rauhigkeit von 7 nm Rq erreicht. Beide Spiegel wurden in Scanner-Module eingebaut, die jeweils über einen Limited-Angle-Torque-Motor(Maccon) angetrieben werden.
Leichtgewichtspiegel für einen schnellen Lidar-Scanner
Low weight mirrors for a rapid Lidar-Scanner
Laser Magazin ; 3 ; 5-6
2004
2 Seiten, 3 Bilder, 1 Tabelle
Article (Journal)
German
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