Meta-Revolution in der Holographie?

  • 18. November 2013

Herstellung computergenerierter Hologramme aus neuartigem „Meta-Material“ gelungen.

Thomas Zentgraf, Leiter der Arbeitsgruppe „Ultraschnelle Nanophotonik“ am Department Physik der Universität Paderborn, ist es gemeinsam mit Shuang Zhang von der Universität Birmingham gelungen, Hologramme erstmals mit einer völlig neuen Technik zu erzeugen. Für seine Hologramme verwendet er ein neuartiges Meta-Material, das mit nur 30 Nanometer extrem dünn ist.

Abb.: Aufbau zur Erzeugung des dreidimensionalen Bildes aus dem Hologramm im Optiklabor. (Bild: U. Paderborn, Department Physik)

Abb.: Aufbau zur Erzeugung des dreidimensionalen Bildes aus dem Hologramm im Optiklabor. (Bild: U. Paderborn)

Computergestützt werden benötigte Strukturen berechnet und mit Methoden der modernen Nanotechnologie erzeugt. „Der Vorteil unserer Methode besteht darin, dass wir 3-D-Hologramme in HD-Qualität bei gleichzeitig weitem Gesichtsfeld erzeugen, dabei aber die Entstehung von Zwillingsbildern, die typisch bei vielen Hologrammen ist, vermeiden können“, sagt Thomas Zentgraf.

Computergenerierte Hologramme sind schnell und präzise herzustellen. Der Computer berechnet, wie das Licht beim Durchgang durch die Fotoplatte, dem eigentlichen Hologramm, aussehen müsste und übersetzt diese Information in die Anordnung und Länge von winzigen Goldstäbchen auf dem Glasträger. Bei der Herstellung werden auf einem Glasträger mittels hochmoderner Elektronenstrahllithografie 100 bis 200 Nanometer lange und 30 Nanometer hohe Stäbchen aus Gold erzeugt. Je nachdem, wie diese Stäbchen ausgerichtet und wie lang sie sind, beeinflussen sie das auftreffende Licht wie kleine Radioantennen lokal auf der Oberfläche des Glasträgers unterschiedlich.

Beim Durchgang durch die Oberfläche wird die Lichtwelle an den Goldstäbchen verzögert, gerade so, als ob die Lichtwelle einen weiteren Weg zurücklegt hätte. Die Orientierung der Stäbchen relativ zur einfallenden Lichtwelle bestimmt dabei die Verzögerungszeit. Über die Länge der Goldstäbchen ließe sich zusätzlich die Intensitätsinformation, also wie stark das Licht in diesem Punkt schwingt steuern. Wenn nun Licht auf dieses Hologramm trifft, erzeugt es aufgrund dieser Wechselwirkung ein dreidimensionales Bild im Raum.

„Der Einsatz des Meta-Materials in der Holographie könnte zu einer kleinen Revolution führen“, sagt Thomas Zentgraf: „Denn was jetzt noch auf einer Millimeterskala erprobt wird, kann zukünftig auch auf größere Formate übertragen werden und viele Nachteile der klassischen Holographie von Dennis Gábor beseitigen.“

U. Paderborn / PH

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