Bath- Interferometer aus dem 3D Drucker

Hallo Marcel,

Wie geil ist das denn? Ein Bath-Interferometer aus dem 3D Drucker - natürlich!

Ich habe von Alois selig, als er noch gesund war, ebenfalls Material für ein Bath bestellt, allerdings nur die gefasste Linse. Den Laser, Artikelnummer nach Empfehlung von Alois, hatte ich direkt bei Roithner bestellt. Etwas später kam ein XYZ-Tisch von Michael Koch dazu. Seither ruhte der See still. Bis heute

Ich habe heute Abend bei Surplus Shed 15mm Strahlteiler und 13mm Spiegel bestellt, das sollte bald eintrudeln.

Nun gehts dran, Deine Idee mit den 3D Druckteilen umzusetzen. 1:1 geht leider nicht, ist spiegelverkehrt. Bei unserer optischen Bank im Verein müsste ich im Garten draussen stehen . Ausserdem sind die Masse von Strahlteiler und Spiegel bei mir etwas anders.

Ein paar Details sind mir noch nicht ganz klar:

• Was für Klebeband verwendest Du und wie dick ist es?
• Verstehe ich das richtig, dass der Spiegel mit zwei Druckschrauben und einer Zugschraube justiert wird? Wären drei Druckschrauben nicht besser?
• Wie justierst Du den Laser, bevor das Gerät auf dem XYZ-Tisch montiert wird? Sonst kommt man ja nicht mehr an die zwei unteren Schrauben ran. Oder wird das Gehäuse des Lasers von den übrigen Schrauben einfach etwas gequetscht?

Eine Idee ist mir noch gekommen. Da die Konstruktion ja aus einem 3D Druckteil besteht, wäre es nicht sinnvoll, eine Maske vor der Ausgangsseite des Strahlteilers (also dort wo man reinguckt oder die Kamera steht) zu machen und nur eine kleine Öffnung zu lassen? Ich habe noch nie ein Bath-Interferometer live gesehen und kann nicht beurteilen, ob sich Streulicht (des Lasers) negativ auswirkt. So eine Wand wäre einfach zu realisieren.

Vielen Dank für diese Idee, das ist für mich ein Paradebeispiel dafür, wie 3D Druck Lösungen ermöglicht, die vor ein paar Jahren noch aufwändige Metallbearbeitung vorausgesetzt haben.

Herzliche Grüsse Robert

Sehr elegant und durchdacht. Ich sehe, wie Alois auf seinem Kleinplaneten hin und her hüpft vor Freude.

Zitat von Marcel_S

...auf dem DeepSky-Meeting ein Zimmer geteilt, konnten beide nicht schlafen und ich bekam von ca. 1:00 bis 6:30 Uhr den ultimativen Interferometrieworkshop schlecht hin

Herrlich! Genau so ging es mir jedes Jahr, als Alois seinen Rundtrip machte und dabei bei uns übernachtete. Vor 3 Uhr kam ich nie ins Bett.

Für unsere Zwecke tun es die Roithner Laser ohne die fokusierbare Linse genau so gut.

Was ich vermisse, ist eine Verdrehmöglichkeit des Strahlteilers. Vielleicht geht es aber auch ohne. Auch bin ich gespannt, ob die größeren Bohrungen mit Unterlegscheiben eine hinreichende Justierung der Linse ermöglichen.

Robert, für den Umlenkspiegel sehe ich 3 Zugschrauben gegen 3 Druckfedern.

Mehr Streulichtprobleme hat die 45° Anordnung. Bei dieser 90° Geometrie sah ich keine Notwendigkeit für eine Streulichtmaske.

Strahlteiler von Surplus? Ich verwende die genau spezifizierten von Thorlabs für echtes Geld. Alois hatte darauf hingewiesen, dass Linse und Teilerwürfel vor allem für große schnelle Spiegel kritische Bauteile sind. Ein Teilerwürfel unbekannter Herkunft hat bei mir sehr schlechten Kontrast ergeben, ein anderer wiederum hat funktioniert, erzeugte jedoch ein klein wenig Asti. Letzteres ist aber nicht schlimm, da er sich bei Mehrfachmessung mit Spiegeldrehung wegkürzt.

Hallo Beisammen,

Den Strahlteiler ein wenig drehen, damit die Geisterreflexe der Oberflächen nicht zurück ins Bild kommen. Was meine ich mit 'drehen'? Nimm eine Achse, die senkrecht auf der Teilerfläche des Würfels steht. Um diese Achse den Würfel so ca. 10grad drehen. Der steht dann zwar etwas windschief in der Landschaft, aber das ist OK. Alle Brechnungen an den Flächen kompensieren sich. Es kommt nur darauf an, dass die Teilerfläche im Raum da bleibt, wo sie ist.

ich hab nur ein Bildchen von meinem Bastel I-Meter gefunden, wo man das teilweise sieht. Achte darauf, wie der Würfel im Raum steht.

Clear Skies,

Gert

Hallo zusammen,

Zitat von Stathis

Strahlteiler von Surplus? Ich verwende die genau spezifizierten von Thorlabs für echtes Geld

. Aber natürlich hast Du recht, Stathis. Kaufst Du billig, kaufst Du zwei mal. Ich habe mal bei Thorlabs nachgeschaut, das ist natürlich auch preislich eine andere Hausnummer.

Der folgende Strahlteiler (20mm Kantenlänge) kostet immerhin fast 200 Teuronen, also zehn mal so viel wie der Billigheimer von Surplus Shed: https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=BS016 . Der etwas kleinere mit 0.5" ist auch nicht nennenswert günstiger.

Aber da werd ich wohl durch müssen, den billigen Teiler verwende ich dann für was anderes. Ich brächte es nicht übers Herz, Alois' gefasste Präzisionlinse zu entwerten . Eigentlich ist es ja klar, war mir aber in der Begeisterung über die Idee mit dem 3D Druck nicht bewusst, dass optische Komponenten bei Interferometrie entsprechend präzise sein müssen.

Wie sieht es mit dem Spiegel aus? Da gäbe es die folgenden Typen: https://www.thorlabs.com/thorp….cfm?partnumber=ME05S-G01 (0.5" Kantenlänge) oder https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=ME05-P01 (0.5" Durchmesser). Ob Rund oder eckig dürfte relativ unwichtig sein, die aktiv genutzte Fläche ist ja relativ klein. Und der Preis überschaubar.

Zitat von Gert

Den Strahlteiler ein wenig drehen

Nochmals fürs Verständnis (aus dem Bild werde ich nicht ganz schlau): Man dreht den Würfel 10° um das Lot der Strahlteilerfläche, also der Kontaktfläche zwischen den zwei Strahlteilerhälften? Das heisst, der Würfel steht dann (gedacht) nur auf einer Ecke? Dank 3D Druck könnte man das natürlich relativ elegant lösen, in dem man die Montagefläche entsprechend auslegt.

Zitat von Marcel_S

Das kann man vom Aufbau her nicht erkennen aber unten und eine Seite steckt eine richtig straffe Feder im Loch gegen die presst die Druckschraube.

Ah - ha . So macht es natürlich Sinn, eine sehr gute Idee. Hast Du da definierte Federn verwendet? Ich würde da sonst bei der nächsten Gelegenheit eine genügende Anzahl Werbe-Kugelschreiber als Dauerleihgabe organisieren . Die notwendigen Kräfte sind ja überschaubar, da sowohl Laser wie auch Spiegel leicht sind. Und die Kugelschreiberminen normiert und deshalb weiter verwendbar...

Auf jeden Fall ein interessantes Projekt

Herzliche Grüsse Robert

Hallo Robert,

ich habe den 12,5 mm Thorlabs Würfel, diese Größe reicht locker, man nutzt ja ohnehin nur einen Teil davon. Leider ist er kaum billiger.

Du könntest erstmal mit dem günstigen Surplus Shed Würfel testen. Wenn die Interferogramme guten Kontrast zeigen, wird das 50:50- Verhältnis gut genug stimmen und er ist hinreichend polarisierungsfrei. Wenn nicht, ist der Würfel für die Tonne. Die Auswirkungen der Oberflächengenauigkeit könntest du mit einem kurzen dicken Hohlspiegel messen, der am besten kaum eigenen Asti hat. Ist der Asti im Messergebnis groß und dreht nicht mit dem Spiegel mit, ist der Würfel schuld. Aber auch ein großer durch den Würfel verursachter Asti kürzt sich bei Drehung des Spiegel raus.

So kann man auch mit billigem ungenauen Würfel gut messen, wenn man mehr Aufwand mit rotierten Messriehen betreibt. Ich wollte für mich und anspruchsvolle professionelle Kunden ein genau spezifiziertes Messgerät bauen, das über jeden Zweifel erhaben ist, um auch möglichst große, dünne und schnelle Spiegel präzise messen zu können, ohne potenzielle Dreckeffekte des Interferometers mitzuschleppen.

Ich nehme die eckigen Umlenkspiegel, da ich diese leichter näher an den Würfel positionieren kann. Hier dürfen es laut Alois und auch meinem Verständnis die günstigen oberflächenverspiegelten Spiegel mit nur 5 Lambda Genauigkeit sein, man nutzt ja nur einen winzigen Teil Oberfläche.

p.s. Marcel: Zur leichteren Grundjustage hat sich bei mir bewährt, den Halter für den Umlenkspiegel mit großer Bohrung und großer Tellerfeder auszuführen. So kann man den Umlenkspiegel auf in alle Richtungen verschieben, um einen kleinen Bündelabstand einstellen zu können. Das auf meiner Interferometer Webseite noch nicht zu sehen, habe ich erst für eine spätere Version gebaut.

Staubschutz ist gut, sollte zum reinigen jedoch abnehmbar sein. Speziell die Linse muss man penibel sauber machen können, ohne gleich das Gaze zerlegen zu müssen.

Wünschenswert wäre auch etwas mehr Abstand zwischen Laser und Würfel, damit man einen Graufilter zwischenschieben kann. Der wird ja nötig, um verspiegelte Spiegel messen zu können.

Hallo Zusammen

Ich kenne Mich leider (noch) nicht wirklich in der Interferometrie aus, aber möchte nur kurz einen Lieferanten einwerfen, der oft günstiger ist als Thorlabs und qualitativ gut ist:

Edmundoptics

Hier sind auch erhebliche Mengenrabatte drin, sofern man genügend Leute auftreiben kann die bedarf haben.

CS, Seraphin

Hallo Seraphin,

Edmund kennen wir, nur sind deren ähnlich spezifizierte Würfel noch mal um 30% teurer als bei Thorlabs, selbst bei Abnahme von 6 Stück sind sie immer noch teurer.

Wirklich billig gibt es sie beim schnellen Ali. Da steht angeblich Lambda/4. Da seht auch Transmissionstoleranz 5%, wenn sie statt der nötigen 50/50% z.B. 55/45% Durchlass haben, ist der Kontrast dahin. Wer sich versuchen will, bitte berichten. Ich fass' das Zeug nicht an.

Von Edmund habe ich diese hochvergüteten Bikonvexlinsen. Laut Alois das beste, was man kriegen kann für höchstmöglichen Interferenzstreifen- Kontrast.

Hallo,

Zitat von Robert Ganter

Nochmals fürs Verständnis (aus dem Bild werde ich nicht ganz schlau): Man dreht den Würfel 10° um das Lot der Strahlteilerfläche, also der Kontaktfläche zwischen den zwei Strahlteilerhälften? Das heisst, der Würfel steht dann (gedacht) nur auf einer Ecke? Dank 3D Druck könnte man das natürlich relativ elegant lösen, in dem man die Montagefläche entsprechend auslegt.

Ja, das ist korrekt. Man kann sich vorstellen dass man die eine 'Ecke' der Standfläche des Würfels etwas 'anhebt'.

Clear Skies,

Gert

Hallo Gert,

besten Dank für die Präzisierung. Das klingt vielversprechend.

Hier kommt nun ein grosser Vorteil des 3D Drucks zum tragen: während für uns Amateure fräsen von geneigten Flächen zur (für mich jedenfalls) unerreichbaren Königsklasse gehören dürfte kann man das im 3D Druck ganz einfach lösen. Eine entsprechend geneigte Fläche konstruieren und den 3D Drucker den Rest machen lassen. Die Fläche wird natürlich nicht glatt, der schichtweise Druck wird Stufen hinterlassen. Die sind aber so fein, dass sie problemlos vom doppelseitigen Klebeband aufgefangen werden.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo,

ich kann leider Stathis´ Verdacht, dass die Teilerwürfel vom Ali nix taugen, leider bestätigen. Habe bei meinem letzten

gebauten Interferometer ein bischen "Lotterie" spielen wollen und hatte insgesamt 5 Stück von denen erworben.

Es war nur ein einziger wirklich brauchbar. Der Rest zeigte Interferenzmuster, die das Wort "Streifen" nicht wirklich verdienen.

Wenn man diese Dinger selbst testen und aussortieren kann, mag es sich möglicherweise lohnen.

Ansonsten: hört auf Stathis

cs,

Alfredo

...ach und übrigens...die von Surplusshed waren NOCH schlechter

hallo in die Runde,

man kann auch Stahlenteilerplättchen verwenden statt Würfel , funktioniert genauso gut.

Benötigt auch weniger Platz und ist einfach zu justieren.

CS Alex

Hallo Marcel,

Zitat von Marcel_S

Keineswegs. Ich habe hier FDM mit 0.20 Schichtdicke gedruckt. Für den Zweck kein Thema und völlig ausreichend.

Der könnte aber auch 0.05mm. Mit SLA in Harz würde das Aal-glatt, wie Spritzguss. Druck ich das auf Arbeit SLS mikrorau und mit Nachbearbeitung in einer Art Waschmaschine glatt.

Das bezweifle ich nicht. Aber nicht vergessen: die meisten 3D Drucker für den Hausgebrauch bringen nicht die Präzision hin, die ein Multi-k€ Drucker schafft.

Darauf wollte ich hinaus. Man wird die Stufen sehen, aber sie sind kein Problem.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo Alfredo,

Zitat von Alfredo Segovia

ich kann leider Stathis´ Verdacht, dass die Teilerwürfel vom Ali nix taugen, leider bestätigen.

Zitat von Alfredo Segovia

...ach und übrigens...die von Surplusshed waren NOCH schlechter

Grrr. Nun, Strahlteiler kann man ja auch für was anderes brauchen...

Zitat von Alfredo Segovia

Ansonsten: hört auf Stathis

Das tun wir doch immer, oder?

Nein, ernsthaft. Ich werde den billigen Würfel für eine Testversion verwenden und dann bei Thorlabs einkaufen gehen. Das Sparschwein ist aktiviert...

Es ist übrigens interessant, dass die Einschätzung über die notwendige Qualität der optischen Komponenten sehr weit auseinander geht.

• Bath geht in seinem Originalartikel und auch im Patent davon aus, dass die Präzision nicht sehr hoch sein muss
• Einige englischsprachige Autoren blasen ins gleiche Horn und empfehlen die Surplus-Shed Teile
• Andere wiederum berichten von enttäuschenden bis vernichtenden Erfahrungen

Ich gehe aber schon davon aus, dass das zentrale Bauteil für die Erzeugung der Interferenzen entsprechend präzise sein muss.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo zusammen,

ich habe gestern den Originalartikel und das Patent von Bath (wieder) gelesen und mir den Monsterthread Bath-Interferometer optimieren erneut zu Gemüte geführt.

Was da u.a. der leider verstorbene Alois erarbeitet hat, ist wirklich eine Wucht. Aber der Thread generell ist genial.

Ich möchte, auch im Zusammenhang mit Gerts Beitrag (Bath- Interferometer aus dem 3D Drucker)

auf Alois' Beitrag zu den diversen Winkeln eingehen, die er hier beschrieben hat (Bath-Interferometer optimieren).

Gert hat ja vorgeschlagen, den Würfel um ca. 10° (wieso eigentlich 10°?) um die Drehachse der Teilerfläche zu drehen, um Reflexionen weg zu beamen. Würde das das im o.g. Thread beschriebene Problem der zwei hellen Lichtpunkte lösen? Was man ja sagen kann, Ein- und Austrittswinkel ändern sich nicht. Es gibt lediglich eine Verschiebung in Z-Richtung, da die Strahlen ja nicht mehr senkrecht zu den Oberflächen sind.

So wie ich Alois' Ausführungen verstanden habe löst er mit der Verdrehung der zwei Baugruppen "Laser" und "Strahlteiler/Spiegel" gegenüber der Linse (und damit der optischen Achse zu Testobjekt und Kamera) das Problem von durch das Interferometer induzierten Astigmatismus und Koma. Die dazu notwendigen Einstellungen sind abhängig von f des Testobjekts und erst bei superschnellen Spiegeln relevant.

Das wäre dann auch schon ein Ansatz, wie eine einstellbare Konstruktion aussehen könnte. Es wären drei Freiheitsgrade zu definieren (Winkel Laser, Winkel Strahlteiler/Spiegel und Verschiebung Linse). Alois hat das ja in seinem Beitrag in mehreren Bildern gezeigt.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo Marcel,

Zitat von Marcel_S

Wurden da schon Spiegel mit Öffnungsverhältnissen vermessen, wie sie Amateure! heute herstellen?

Vermutlich nicht. Wir reden von 1973, da war für den überwiegenden Teil der Schleifer 6" f8 das Mass aller Dinge.

Bei späteren Publikationen kann man das aber nicht mehr behaupten. Hier ist vielleicht eher das Problem "der hat das so geschrieben, also wird es so sein".

Ich denke schon, dass wir heute in Bereiche vorgestossen sind, wo schon kleinste Ungenauigkeiten gnadenlos zuschlagen.

Herzliche Grüsse Robert