Optische Strahlteiler sind präzise optische Komponenten, die Licht in Verteidigungsbildgebungs- und Lasersystemen zwischen Durchlass- und Reflexionspfaden aufteilen, zusammenführen oder umleiten. Sie kommen in elektrooptischen Sensoren, Waffenvisieren, Zielsystemen, Laser-Entfernungsmessern, Überwachungsgeräten und multispektralen Bildgebern zum Einsatz.
Auf dieser Seite werden Hersteller von optischen Strahlteilern vorgestellt, die Ausführungen in Form von Platten, Würfeln, Pellicle-Strahlteilern, dichroitischen Strahlteilern, polarisierenden und nichtpolarisierenden Strahlteilern sowie Breitband- und Laserlinien-Strahlteilern anbieten.
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Präzisionsoptik- und Photonik-Lösungen für Bildgebungs-, Sensor- und Zielerfassungssysteme im Verteidigungsbereich
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Optische Strahlteiler teilen, kombinieren oder lenken Licht innerhalb eines optischen Systems um, indem sie den Anteil des einfallenden Lichts steuern, der durchgelassen bzw. reflektiert wird. Ihr Verhalten wird durch Faktoren wie das Substratmaterial, die Beschichtungsauslegung, den Einfallswinkel, die Wellenlänge und die Polarisation bestimmt, wodurch ein Strahlteiler optische Energie auf verschiedene Sensoren, Beobachtungskanäle oder Laserbahnen verteilen kann.
In Verteidigungssystemen kommen hochpräzise optische Strahlteiler in elektrooptischen/Infrarot-Sensoren (EO/IR), Waffenvisieren, Zielsystemen, Laser-Entfernungsmessern, Überwachungsgeräten, multispektralen Bildgebern und anderen optischen Baugruppen zum Einsatz. Die Ausführungen reichen von kompakten Platten- und Würfel-Strahlteilern bis hin zu wellenlängenselektiven und polarisierenden Konfigurationen, die für den Betrieb im ultravioletten (UV), sichtbaren, nahinfraroten (NIR), kurzwelligen infraroten (SWIR), mittelwelliges Infrarot (MWIR) oder langwelliges Infrarot (LWIR).
Ein Strahlteiler kann einfallendes Licht in separate Durchlass- und Reflexionspfade aufteilen, sodass derselbe optische Eingang mehrere Detektoren oder Teilsysteme versorgen kann. Das erforderliche Reflexions-Durchlass-Verhältnis kann je nach der von jedem Kanal benötigten optischen Leistung ausgeglichen oder bewusst ungleich sein.
Strahlteiler von Torrent Photonics
Strahlteiler können auch umgekehrt eingesetzt werden, um Licht aus getrennten optischen Pfaden in einen gemeinsamen Pfad zusammenzuführen. Dies ist nützlich, wenn Bildgebungs-, Ziel-, Anzeige- oder Laserkanäle einen Teil desselben optischen Strahlengangs gemeinsam nutzen müssen, während kontrollierte spektrale oder Polarisationsmerkmale beibehalten werden sollen.
Ein Bildgebungs-Strahlteiler kann Teile des einfallenden Lichts auf verschiedene Fokalebenen-Arrays, Kameras oder Detektoren lenken. In EO/IR-Systemen ermöglicht dies, dass mehrere Sensoren Licht von einer gemeinsamen Eintrittsöffnung oder einem ausgerichteten optischen Pfad empfangen, während sie bei unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten oder unterschiedliche Bildgebungsfunktionen ausführen.
Ein dichroitischer Strahlteiler nutzt wellenlängenselektive Beschichtungen, um definierte Spektralbereiche zu reflektieren und andere durchzulassen. Multispektrale Strahlteiler können daher sichtbares Licht, NIR-, SWIR-, MWIR- oder andere Bänder in dedizierte Sensorkanäle aufteilen, ohne dass eine vollständig unabhängige Eintrittsoptik erforderlich ist. Der präzise Übergang zwischen reflektierten und durchgelassenen Bändern hängt vom Beschichtungsdesign, dem Einfallswinkel und der Polarisation ab.
Ein polarisierender Strahlteiler teilt Licht nach seiner Polarisation auf und trennt üblicherweise orthogonale Polarisationszustände in durchgelassene und reflektierte Strahlen. Polarisierende Würfel-Strahlteiler kommen dort zum Einsatz, wo die Polarisationssteuerung für Lasersysteme, optische Messungen, die Bildgebung oder andere polarisationsempfindliche Funktionen von Bedeutung ist.
Ein Laserstrahlteiler kann einen kontrollierten Anteil eines Laserstrahls zu einem Überwachungsdetektor umleiten, während der Großteil der optischen Leistung auf den Hauptstrahlengang übertragen wird. Dies ermöglicht Strahldiagnostik, Leistungsüberwachung, Ausrichtung, Rückkopplungsregelung und andere Funktionen, ohne den Hauptstrahl außer Betrieb zu nehmen.
Optische Strahlteiler sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, die jeweils für unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Wellenlänge, Gehäuse, Polarisation und Bildgebung geeignet sind.
| Typ | Aufbau | Aufteilungsprinzip | Wellenlängenverhalten | Typische Anwendungen im Verteidigungsbereich |
| Platten-Strahlteiler | Beschichtete flache optische Platte | Teilreflexion und -transmission | Einband oder breitbandig | Bildgebung, Visiere, Lasersysteme |
| Würfel-Strahlteiler | Zwei Prismen mit einer internen Strahlteilungsfläche | Interne Reflexion und Transmission | Breitband oder wellenlängenspezifisch | Kompakte optische Baugruppen, Laseroptik |
| Pellicle-Strahlteiler | Sehr dünne optische Membran | Teilreflexion an einer dünnen Schicht | Allgemein sichtbare oder ausgewählte Laserwellenlängen | Interferometrie, Ausrichtung, geisterbildarme Bildgebung |
| Dichroitischer Strahlteiler | Beschichtete Platte oder Substrat | Spektrale Reflexion und Transmission | Stark wellenlängenselektiv | Multispektrale sowie EO/IR-Sensoren |
| Polarisierender Strahlteiler | Platte oder Würfel mit polarisationsselektiver Beschichtung | Polarisationstrennung | Optimiert nach Wellenlängenband und Polarisation | Lasersysteme und polarisationsempfindliche Sensoren |
| Nichtpolarisierender Strahlteiler | Beschichtete Platte oder Würfel | Gleichmäßige Aufteilung bei orthogonalen Polarisationen | Breitband oder Laserlinie | Bildgebung und Lasermesstechnik |
| Breitband-Strahlteiler | Mehrschichtbeschichtetes optisches Element | Teilreflexion über ein breites Spektralband | Breiter Betriebsbereich | Vielseitige Bildgebungs- und Sensorsysteme |
| Laserlinien-Strahlteiler | Für eine schmale Wellenlänge optimierte Beschichtung | Gesteuerte Reflexion bei einer definierten Laserlinie | Schmalband | Entfernungsmessung, Zielerfassung und Lasermessung |
Das Substrat bestimmt den nutzbaren Spektralbereich, das thermische Verhalten, die mechanischen Eigenschaften sowie die Kompatibilität des Strahlteilers mit seiner optischen Beschichtung.
Die Materialauswahl muss auf die Wellenlänge, den Temperaturbereich, die optische Leistung, die Beschichtungsanforderungen und die im Betrieb zu erwartenden Umgebungsbedingungen abgestimmt sein.
Harmonische Separatoren – Dichroitische Strahlteiler von Torrent Photonics
Militärische Laserstrahlteiler kommen in Entfernungsmessern, Zielmarkierern, Strahlüberwachungssystemen, Ausrichtungsvorrichtungen und Hochleistungslaserarchitekturen zum Einsatz. Hochleistungsstrahlteiler erfordern geeignete Beschichtungsdesigns, eine geringe optische Absorption, geeignete Substratmaterialien sowie eine ausreichende Beständigkeit gegen laserinduzierte Schäden bei der Betriebswellenlänge und dem Betriebsleistungsniveau.
Elektrooptische Strahlteiler unterstützen die Bildgebung mit gemeinsamer Apertur, Mehrkamera-Systeme, Überwachungssensoren, Waffenvisiere und Aufklärungssysteme. Ein Strahlteiler für ein Waffenvisier oder einen Sensor kann das Licht derselben Szene auf einen Betrachtungsweg, einen Bilddetektor, einen Anzeigeweg oder einen Hilfssensor verteilen und dabei die erforderliche Ausrichtung zwischen den Kanälen aufrechterhalten.
Zielerfassungs-Strahlteiler ermöglichen es Bildgebungs- und Laserkanälen, ausgerichtete optische Pfade gemeinsam zu nutzen. Strahlteiler für Laser-Entfernungsmesser und Laser-Zielmarkierer können Sende- und Empfangspfade trennen oder kombinieren, einen Teil eines Strahls zur Überwachungselektronik leiten oder die Ausrichtung zwischen Laser- und Bildgebungskanälen unterstützen.
Multispektrale Strahlteiler trennen verschiedene Wellenlängenbereiche für spezielle Detektoren und ermöglichen es EO/IR-Systemen, die Erfassung im sichtbaren und im Infrarotbereich in einer einzigen optischen Baugruppe zu kombinieren. SWIR-, MWIR- und LWIR-Strahlteiler müssen Substratmaterialien und Beschichtungen verwenden, die mit dem vorgesehenen Infrarotband kompatibel sind.
Mehrere optische Komponenten erfüllen Funktionen, die sich mit denen von Strahlteilern überschneiden, doch unterscheiden sich ihre Hauptaufgaben.
Die Wahl der geeigneten Komponente hängt davon ab, ob das System eine Strahlaufteilung, Wellenlängenauswahl, Polarisationssteuerung, Richtungsänderung oder optische Kombination benötigt.
Diese Entwicklungen ermöglichen kleinere, stärker integrierte optische Baugruppen, wobei die von modernen Verteidigungssensoren und Lasersystemen geforderte Leistung in Bezug auf Spektrum, Polarisation, Bildgebung und Umgebungsbedingungen erhalten bleibt.
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