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Projekt
Diffraktiv-optische Oberflächen mit räumlich veränderlichem Strukturwinkel (DOORS)
Fachliche Zuordnung
Mikrosysteme
Förderung
Förderung von 2014 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257419907
Für die Realisierung kompakter und funktionaler optischer Systeme sind komplex strukturierte technische Oberflächen unerlässlich. Der erzielbare Komplexitätsgrad optischer Oberflächen hängt dabei entscheidend von den zur Verfügung stehenden Freiheitsgraden bei der Fertigung ab. Für die Fertigung diffraktiver Optiken stehen hauptsächlich Freiheitsgrade zur Verfügung, die die Höhe des optischen Elements in einem räumlich begrenzten Flächenelement, häufig auch als Pixel bezeichnet, betreffen. Der Oberflächenwinkel innerhalb dieses Elements wird als Strukturwinkel bezeichnet und ist durch den Fertigungsprozess bestimmt. Der Strukturwinkel bestimmt in hohem Maße den Grad der optischen Funktionalität des Elementes. Bisherige Verfahren zur Veränderung des Strukturwinkels während der Fertigung sind entweder auf einfache Geometrien beschränkt oder mit einem erheblichen Mehraufwand in der Herstellung und näherungsbedingten Fehlern verbunden. Es gibt derzeit keinen Ansatz, der den Freiheitsgrad einer direkten Modulation des Flankenwinkels für die Fertigung komplexer diffraktiver Optiken nutzbar macht. Ein solcher Ansatz könnte eine neue Klasse von Optiken hervorbringen, die die Phase und den Phasengradienten eines Wellenfeldes unabhängig voneinander modulieren und so die Vorteile von diffraktiven Optiken und Freiformoptiken vereinen. Durch die besonderen Eigenschaften dieser Optiken könnten Systeme entwickelt werden, die eine Strahlformung unabhängig von der zeitlichen Kohärenz des verwendeten Lichtes erlauben. Beispielhafte Anwendungsgebiete finden sich z.B. in der Sicherheitstechnik für Label zur Echtheitszertifizierung mit Kameras von handelsüblichen Mobiltelefonen. Für die Lasermaterialbearbeitung könnten Optiken entwickelt werden, die unabhängig von der verwendeten Strahlquelle eine Strahlformung mit hoher Qualität ermöglichen. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen zur Realisierung und Nutzung eines räumlich veränderlichen Strukturwinkels in einem Diamantbearbeitungsprozess. Hierfür soll einerseits ein Fertigungsprozess entwickelt werden, in dem der Strukturwinkel im Prozess dynamisch verändert wird. Andererseits sollen ein Modell und ein Designansatz entwickelt werden, welche die prinzipiellen und praktischen Grenzen der Strahlformung mit diesem neuen Freiheitsgrad aufzeigen. Zur Demonstration der erarbeiteten Methoden und Modelle soll eine optische Oberfläche gefertigt werden, die es ermöglicht, in verschiedenen Rekonstruktionsabständen unterschiedliche Intensitätsverteilungen zu erzeugen und so die Grundlage für ein Verifizierungssystem zu schaffen, das mit handelsüblichen Mobiltelefonen gelesen werden kann.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Beteiligte Person
Dr.-Ing. Oltmann Riemer
