Miniaturisiertes Faserpositioniermodul für hohe Faserdichte
Astronomische Instrumente für die multiplexe Multi-Objekt-Spektroskopie der nächsten Generation erfordern die Positionierung von immer mehr optischen Fasern innerhalb der Fokalebene. Um diese Entwicklung zu unterstützen, hat MPS eine neue Generation von Faserpositionierplattformen mit einem Mitte-zu-Mitte-Abstand von 6.2 mm entwickelt.
Das System vereint 63 Theta-Phi-Faserpositionierer in einem kompakten dreieckigen Modul. Jeder Positionierer ist direkt in das Modul integriert und wird über zwei unabhängig angetriebene Drehachsen bewegt. Dadurch lässt sich die optische Faser auch in einer sehr dichten mechanischen Architektur präzise positionieren.
Diese Entwicklung baut auf mehreren Generationen der MPS-Faserpositioniertechnologie auf und markiert einen wichtigen Schritt hin zu stärker integrierten Fokalebenen-Architekturen. Durch die Kombination von Miniaturisierung, Modularität und Positioniergenauigkeit ist das System für zukünftige astronomische Instrumente ausgelegt, die eine hohe Faserdichte und eine zuverlässige Zielerfassung erfordern.
| Modulkapazität | 63 Positionierer pro dreieckigem Modul – Modul mit 74 mm Kantenlänge |
| Länge der Alpha- und Beta-Arme | 1.8 mm |
| Bewegungsbereich | Alpha: -5° bis +365° / Beta: -5° bis +185° |
| XY-Positionierwiederholgenauigkeit | < 5 µm RMS |
| Maximale Neigungsabweichung, von der Modulaufnahme bis zur Faserspitze | < 0.5° |
| Antriebsmechanismus | 4 mm BLDC-Getriebemotoren |
| Biegeradius der Faser, von der Faserspitze bis zum Stecker | > 50 mm |
| Betriebsdauer | > 300 000 Bewegungszyklen |
Das miniaturisierte Faserpositioniermodul von MPS ist als kompakte Funktionseinheit für Fokalebenen mit hoher Faserdichte konzipiert. Anstatt jeden Faserpositionierer einzeln auf der Fokalplatte zu montieren, werden 63 kleine Positionierer direkt in ein einziges Modul integriert.
Dieser Ansatz vereinfacht den Integrationsprozess. Vollständige Module können vor der Installation montiert, getestet und gehandhabt werden. Dadurch reduziert sich die Komplexität grosser Fokalebenen-Baugruppen. Auf Instrumentenebene bedeutet dies, dass zahlreiche einzelne Positioniermechanismen über eine deutlich kleinere Anzahl modularer Einheiten verwaltet werden können.
Das modulare Konzept erleichtert zudem die Wartung. Wenn ein Eingriff erforderlich ist, kann das System auf Modulebene betrachtet werden, statt ausschliesslich auf Ebene einzelner Positionierer.
Jedes Modul integriert ausserdem seine Steuerelektronik auf der Rückseite. Dies trägt zu einer kompakten Architektur bei und reduziert den Bedarf an separaten externen Steuerbaugruppen in unmittelbarer Nähe der Fokalebene.
Eine hohe Positioniererdichte ist nur dann von Nutzen, wenn jede Faser weiterhin präzise und zuverlässig platziert werden kann. Das MPS-Modul kombiniert ein kompaktes mechanisches Design mit einer XY-Positionierwiederholgenauigkeit von unter 5 µm RMS und unterstützt damit eine präzise Zielerfassung auf dicht bestückten Fokalebenen.
Die unabhängige Theta-Phi-Architektur ermöglicht die separate Steuerung jeder Drehachse. Dies unterstützt eine vorhersehbare Bewegung der Faserspitze und vereinfacht die Positionsregelung, selbst bei einem kompakten Rastermass von 6.2 mm.
Auch die kontrollierte Winkelneigung ist ein wichtiger Designparameter. Durch die Begrenzung der Neigung zwischen Modulaufnahme und Faserspitze trägt der Positionierer dazu bei, die Degradation des Öffnungsverhältnisses zu reduzieren und den optischen Durchsatz zu den Spektrographen zu erhalten.
Das System wurde zudem unter Berücksichtigung der Faserführung entwickelt und hält von der Faserspitze bis zum Stecker einen Biegeradius von mehr als 50 mm ein. In Kombination mit einer Betriebsdauer von über 300 000 Bewegungszyklen unterstützt dies die Zuverlässigkeit, die von astronomischen Grossinstrumenten
