Spiegeloptik

Spiegeloptik ist der Bereich der Optik, der sich mit Spiegeln als optischen Elementen beschäftigt. Im Gegensatz zu Linsen beruht die Abbildung bei Spiegeloptik allein auf Reflexion an Spiegeloberflächen. Dadurch ergeben sich Vorteile wie eine geringe chromatische Aberration, ein breites Spektrumsband und die Eignung für hohe Lichtleistungen, während Fertigung, Montage und temperaturbedingte Abweichungen zu den Herausforderungen gehören.

Spiegeloberflächen können kugelförmig, asphärisch oder speziell geformt sein. Typische Spiegelarten umfassen konkave Spiegel, die Strahlen sammeln, und konvexe Spiegel, die Strahlen streuen. Um Abbildungsfehler zu korrigieren, kommen Paraboloide, Hyperboloide oder mehrstufige Oberflächen zum Einsatz. In Kombinationen lassen sich optische Systeme mit hoher Abbildungsqualität realisieren, auch durch off-axis-Designs, die die Obstruktion durch einen Sekundärspiegel vermeiden.

In der Astronomie sind spiegelbasierte Großteleskope verbreitet. Typische Designs sind das Newton-Teleskop mit einem konkaven Primärspiegel und einem kleinen Sekundärspiegel, das Cassegrain-System mit einem hyperbolischen Primär- und Sekundärspiegel sowie das Ritchey-Chrétien-System, das hyperbolische Spiegel verwendet. Off-axis-Varianten werden genutzt, um Durchmesser und Bildqualität bei geringerer Streulichtabmessung zu optimieren.

Herstellung und Beschichtung umfassen das Substrat, Politur und Schutzschichten. Reflektionsbeschichtungen aus Aluminium oder Silber sowie mehrschichtige dielektrische Beschichtungen erhöhen die Reflexivität und spezifizieren das Spektrum. Oberflächenrauheit, Formgenauigkeit und Testverfahren wie Interferometrie sichern die Qualität.

Anwendungen finden sich in Teleskopen, Laserresonatoren und Strahlformung, in der Mikroskopie sowie in optischen Instrumenten wie Periskopen. Historisch prägten die Newton-Konstruktionsprinzipien die Entwicklung, während moderne Systeme häufig Ritchey-Chrétien-Designs und adaptive Optik einsetzen.