Farbhologramm erscheint in weißem Licht

  • 08. April 2011

Ein silberbeschichteter Film ermöglicht farbige holographischer Bilder.

Von den räumlichen Bildern der 3D-Kinofilme geht eine große Faszination aus. Allerdings kann der Betrachter seine Perspektive nicht wechseln. Hingegen hat ein Hologramm nicht nur räumliche Tiefe, sondern man kann die von ihm dargestellten Objekte von verschiedenen Seiten betrachten. Das galt bisher allerdings nur für einfarbige Hologramme. Die bunten Regenbogenhologramme geben nur in bestimmten Richtungen ein farbgetreues räumliches Bild. Jetzt haben japanische Forscher echte Farbhologramme hergestellt, die bei Beleuchtung mit weißem Licht sichtbar werden.

Satoshi Kawata und seine Kollegen vom japanischen Forschungsinstitut RIKEN haben von unterschiedlichen Objekten jeweils drei monochrome Hologramme der Farben Rot, Grün und Blau mit einer Schicht aus Fotolack aufgezeichnet, die auf einer Glasplatte aufgetragen war. Dazu wurde das Objekt, z. B. ein Apfel, mit einfarbigem Laserlicht bestrahlt. Das vom Apfel zurückgeworfene Licht und ein Referenzstrahl bildeten im Fotolack ein Interferenzmuster, das die Informationen über die Intensität und die Phase der vom Apfel kommenden Lichtwellen enthielt.

Nach den drei Belichtungen enthielt die Lackschicht drei verschiedene Interferenzmuster gleichzeitig, die fixiert wurden. Dabei entstand an der Oberseite der Lackschicht ein Wellenmuster, das das Farbhologramm des Apfels enthielt. Um es sichtbar zu machen, kann man die Lackschicht gleichzeitig mit drei verschiedenfarbigen Lasern bestrahlen, deren Licht an diesem Wellenmuster gebeugt wird. Dadurch werden die vom Apfel ausgehenden Lichtwellen rekonstruiert und das Hologramm wird sichtbar. Wegen der dafür benötigten Laser ist das allerdings recht aufwendig.

Abb.: Plasmonen machen es möglich: ein voll farbiges Hologramm wird durch weißes Lampenlicht sichtbar. (Quelle: Miyu Ozaki et al., Science)

Abb.: Plasmonen machen es möglich: ein voll farbiges Hologramm wird durch weißes Lampenlicht sichtbar. (Quelle: Miyu Ozaki et al., Science)

Die japanischen Forscher haben nun ein viel einfacheres Verfahren entwickelt, bei dem das Farbhologramm im weißen Licht einer Halogenlampe aufscheint. Dazu bedampften sie die gewellte Oberseite der Lackschicht mit einer 55 nm dicken Silberschicht. Dann richteten sie auf die freie Unterseite der Glasplatte einen weißen Lichtstrahl unter einem Winkel, bei dem der Strahl an der Lack-Glas-Grenzfläche total reflektiert wurde. Dabei traten in der Lackschicht evaneszente Lichtwellen auf, die in der Silberschicht Plasmawellen oder Plasmonen anregten. Diese Plasmonen wiederum wurden an der gewellten Oberfläche der Lackschicht gebeugt, sodass sie nach oben Licht abstrahlten. Es entstand ein Hologramm.

Damit dieses Hologramm auch nur die drei vorgesehenen Farben Rot, Grün und Blau enthielt, griffen die Forscher zu einem Trick. Aus Gründen der Energie- und Impulserhaltung kann Licht einer bestimmten Frequenz nur unter einem bestimmten Einfallswinkel Plasmawellen anregen. Indem die Forscher drei Weißlichtstrahlen aus leicht unterschiedlichen Winkeln auf die Unterseite der Glasplatte richteten, erreichten sie, dass nur Plasmonen mit drei bestimmten Wellenlängen angeregt wurden. Das von ihnen abgestrahlte Licht enthielt dann auch nur drei verschiedene Wellenlängen.

Durch geeignete Wahl der Einfallswinkel und der Strahlintensitäten sorgten Satoshi Kawata und seine Kollegen dafür, dass das entstehende Farbhologramm die Farben des Apfels möglichst getreu wiedergab. Die Forscher weisen darauf hin, dass bei ihrem Verfahren das Hologramm prinzipiell frei von störenden Geisterbildern ist und auch nicht von den beleuchtenden Lichtstrahlen beeinträchtigt wird, da sie total reflektiert werden.

Rainer Scharf


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 MH

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