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Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Arbeit wird sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht, wie ein

Parabolspiegel mit einem großen Öffnungswinkel von etwa neunzig Grad anstelle eines

Objektivs in der Mikroskopie eingesetzt werden kann. Parabolspiegel mit kleinem

Öffnungswinkel sind zwar sehr gebräuchlich im Teleskopbau und in der Telekommunikation.

Spiegel mit großem Öffnungswinkel hingegen wurden kaum je benutzt, weil sie außerhalb der

optischen Achse sehr schlechte Abbildungs-Eigenschaften besitzen und ihre Herstellung

schwierig ist. Trotzdem sind sie ein optisches Bauelement, das bei geeigneter Anwendung

keine Abbildungsfehler erzeugt. Die Eigenschaften eines Parabolspiegel-Mikroskops mit

großem Öffnungswinkel sind wenig bekannt und werden in dieser Arbeit ausführlich

untersucht. In einem geeigneten konfokalen Aufbau zeigt es hervorragende Eigenschaften,

insbesondere auch für Tieftemperatur-Anwendungen, da Mikroskop-Objektive bei tiefer

Temperatur nur bedingt eingesetzt werden können. Für Nahfeld-Anwendungen besitzt es

vielversprechende Eigenschaften in Kombination mit speziellem radial polarisiertem

Laserlicht.

Des weiteren wird der Aufbau eines Mikroskops mit Parabolspiegeloptik für die

Einzelmolekül-Spektroskopie bei tiefen Temperaturen beschrieben und die guten Abbildungs-

Eigenschaften werden experimentell untersucht.

Zusammenfassung (Englisch)

In this thesis the applicability of a parabolic mirror with a large opening angle of almost

ninety degree instead of the commonly used objective lenses for microscopic imaging is

investigated. Parabolic mirrors with small opening angle are very common in telescope

manufacturing and in telecommunications, whereas mirrors with large opening angle have

been avoided, due to their poor imaging properties outside the optical axis and because the

manufacturing is difficult. However, they are optical elements, which are free of aberrations,

if appropriately applied. The properties of a parabolic mirror microscope with large opening

angle are insufficiently known and are extensively investigated in this work. In an appropriate

confocal setup it shows excellent imaging properties, also particularly for low temperature

applications, where objective lenses show only restricted performance. For near-field optical

applications it offers promising characteristics in combination with radially polarized laser

beams.

Furthermore the setup of a parabolic mirror microscope for single-molecule spectroscopy at

low temperatures is described and the good imaging performance is experimentally

investigated.

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