Optische Labore: geometrische, radiometrische und spektrale Kalibrierung

Die optischen Labore widmen sich optischen Kalibrierungs-, Verifizierungs- und Validierungsaufgaben im spektralen, radiometrischen und geometrischen Bereich. Der Schwerpunkt liegt auf hochauflösenden räumlichen, radiometrischen und spektralen Systemen. Neben kompletten Systemen werden auch Teilsysteme wie Fokalebeneneinheiten und einzelne optische Komponenten (z.B. Transmissions-/Reflexionsoptiken) charakterisiert. Optische Systeme werden im gesamten Spektralbereich vom Ultravioletten (UV) bis zum Thermal-Infraroten (TIR) untersucht. Die optischen Labore befinden sich in einem ISO 8-Reinraum. Die Nutzung einer lokalisierten ISO 5 Reinraumbedingung ist möglich.

Das Hauptziel ist die radiometrische und geometrische Kalibrierung von optischen Sensoren. Die gemessenen Parameter (z. B. Signal Noise Ratio (SNR) und Modulation Transfer Function (MTF)) geben Aufschluss über die Bildqualität des Sensors. Die radiometrische Kalibrierung ermöglicht die Umrechnung der digitalen Werte des optischen Systems in physikalische Einheiten der Strahldichte. Mit Hilfe der geometrischen Kalibrierung wird für jedes Pixel der Betrachtungswinkel im Objektraum bestimmt. Die Geräte, die Messaufbauten und die verwendeten Methoden ermöglichen eine rückführbare Kalibrierung.

Die optischen Laboratorien bestehen aus drei Teilen: geometrische Laboratorien, radiometrische Laboratorien und spektrale Laboratorien. Die folgende Ausstattung ist vorhanden:

  • Mehrere Ulbricht Kugeln (inkl. photometrischer Überwachung, thermostatische Einrichtung)
  • Mehrere Lambertianstrahler (Spectralon, Bariumsulfid, mattierter Quarz-Halogenglühfaden)
  • Schwarzkörper-IR-Lichtquellen mit 1" und 4" Apertur, Temperatur bis zu 1470°C
  • UV/VIS/NIR-Spektrometer Lambda 950S (Spektralbereich 0,19 - 3,3 µm)
  • Zwei kardanische Aufhängungen und Hexapods für die zu prüfenden Instrumente (2 rotatorische, 3 translatorische Freiheitsgrade)
  • Theodolite und Nivellierlaser
  • Spiegelkollimator (außeraxiales Paraboloid, 1200/8, Spektralbereich 0,23 bis 15 µm)
  • Linsenkollimator (1200/8)
  • VIS/NIR-Monochromator (Spektralbereich 0,35 - 2,5 µm)
  • VIS/IR-Monochromator (Spektralbereich: 0,4 bis 15 µm)
  • Kalibrierte Referenzdetektoren für VIS/IR
  • MTF-Prüfstand für transmittive optische Geräte (VIS bis LW-IR, endliche, unendliche, afokale)
  • IR-Prüfstand
  • Kardanische Aufhängung für das zu prüfende Instrument (2 rot)
  • Kollimator (f = 1778 mm)

Die Labore werden auch für die optische Ausrichtung und Integration von Raumfahrtinstrumenten und -komponenten genutzt. Außerdem steht eine kleine transportable Thermalvakuumkammer zur Verfügung. Die optische Ausrüstung in diesem Raum ermöglicht die Kalibrierung von Instrumenten für Weltraummissionen (z.B. MERTIS, CHEOPS).

In den letzten Jahren wurde die geometrische Kalibrierung durch dynamische geometrische Messkonfigurationen erweitert. So unterstützen die Labore eine dynamische Szenengenerierung: Für sichtbare (VIS) Wellenlängen wurde ein anspruchsvoller Messplatz zur Charakterisierung von Hochgeschwindigkeits-TDI-Sensoren aufgebaut. Für die Charakterisierung der dynamischen Effekte von Infrarot- Detektoren wird eine spezielle Testbench verwendet.