Dynamische Fluidische Optik

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Zappe
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530820785

Die Leistungsfähigkeit der abstimmbaren Optik auf der Grundlage der Optofluidik ergibt sich aus der Möglichkeit, Flüssigkeitsgrenzflächen kontrolliert in die gewünschte Form für eine brechende Oberfläche zu verformen. Unter Verwendung der Elektrobenetzung als Aktuierungstechnik wurden bisher abstimmbare Flüssigkeitslinsen, Prismen und Scanner demonstriert, und kürzlich wurde sogar gezeigt, dass Oberflächen mit kontrollierten optischen Aberrationen erzeugt werden können. Der Schlüssel zu vielen dieser Entwicklungen war die Verwendung einer zylindrische Fluidik-Struktur mit einer hohen Dichte von azimutal verteilten und einzeln adressierbaren Antriebselektroden. Die Möglichkeiten der Flüssigkeitsoptik zur Realisierung fortschrittlicher Bildgebungssysteme lassen sich jedoch noch weiter ausbauen, und im Rahmen des DynaLO-Projekts wird versucht, eine völlig neue Methode zur kontrollierten Erzeugung beliebiger Flüssigkeitsoberflächenprofile zu demonstrieren, nämlich durch zeitlich veränderliche Oberflächenwellen in der Linse. Mit den einzigartigen Fähigkeiten der 32-Elektroden-Tubenlinsen, die vom PI in früheren Arbeiten entwickelt wurden, wird die Fähigkeit, präzise kontrollierte laufende und stehende Wellen über die Linsenöffnung zu erzeugen, theoretisch und experimentell analysiert. Inspiriert von den Wellenmustern, die in Wellentanks mit 25 m Durchmesser mit Hilfe mechanischer Aktuatoren erzeugt werden können, wird das DynaLO-Projekt dieses Konzept auf eine 5 mm-Flüssigkeitslinse übertragen. Es wird erwartet, dass solche dynamischen Oberflächenwellen dazu verwendet werden können, eine Vielzahl von Oberflächenmerkmalen zu erzeugen, auch nicht-zirkularsymmetrische, die mit statischer Aktivierung nicht erzielt werden können. Diese neuartige dynamische Oberflächenformung wird dann mit der statischen Oberflächenformung sowie einer rückkopplungsstabilisierten Grenzflächenpositionierung kombiniert, um ein noch breiteres Spektrum an optischen Freiformflächen erzeugen zu können. Das Flüssigkeitsprofil wird in Echtzeit gemessen und Grenzflächenvariationen, die beispielsweise durch Orientierungsänderungen der Linse oder Systemvibrationen verursacht werden, werden direkt kompensiert. Das Endziel ist eine Flüssigkeitslinse, bei der die Aktivierung schnell und kontinuierlich angepasst werden kann, um sicherzustellen, dass das gewünschte Profil erzeugt wird. Wenn dies gelingt, wird der Ansatz der dynamischen Oberflächenwellen in Kombination mit der statischen Grenzflächenformung völlig neue Horizonte für abstimmbare flüssigkeitsoptische Komponenten eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen