Hologramme aus gedruckter Tinte

  • 06. August 2015

Britische Physiker entwickeln Verfahren, um schnell und günstig holografische Beugungsgitter zu fertigen.

Hologramme bieten zahlreiche Vorteile für die optische Datenspeicherung, Sensoren und schwer kopierbare Sicherheitsmerkmale. Doch ihre Herstellung, bei der von einem Objekt reflektiertes Licht mit einem kohärenten Laserstrahl in ein Interferenz­muster verwandelt wird, ist relativ aufwendig. Eine einfache Methode zum Aufzeichnen von Hologrammen haben nun Wissenschaftler von der University of Birmingham entwickelt. Ihnen genügte nur ein fünf Nanosekunden kurzer Laserstrahl, um ein ein Quadrat­zentimeter großes holo­grafisches Gitter aus aufgedruckter Tinte zu erzeugen.

Abb.: Holografisches Gitter aus Tinte nach gezielter Laserablation, aufgenommen mit einem Atomkraftmikroskop (Bild: Q. Zhao et al. APL, Univ. Birmingham)

Abb.: Holografisches Gitter aus Tinte nach gezielter Laserablation, aufgenommen mit einem Atomkraftmikroskop (Bild: Q. Zhao et al. APL, Univ. Birmingham)

Haider Butt und seine Kollegen entwickelten für die Aufnahme der Hologramme eine optische Apparatur, um Tinte gezielt mit einem Laser verdampfen und abtragen zu können. Zuerst beschichteten sie einen Plastikträger aus Poly­methyl­meth­acrylat (PMMA) – auch als Plexiglas bekannt – mit einer 150 Nanometer dünnen Schicht aus Tinte. Auf diese nahezu transparente Schicht lenkten sie Licht­blitze eines gepulsten Neodym:Yag-Lasers (5 Nanosekunden, 532 Nanometer, 350 Millijoule) mit einer Frequenz von zehn Hertz. Um die für ein Hologramm nötigen Interferenz der Lichtwellen zu erhalten, wurde dieser Strahl unter dem Plexiglas-Träger reflektiert. Beide Laserstrahlen bildeten eine stehende Wellen und hatten im konstruktiven Interferenzfall genug Leistung, um die Tinte in symmetrischen Abständen zu verdampfen.

Mit dieser Methode entstand ein holografisches Gitter aus Tinte auf einem Areal von einem Quadratzentimeter. Größere Flächen konnten durch mehrmalige Belichtung des etwas verschobenen Trägers bearbeitet werden. Abhängig vom Winkel der Trägerplatte entstanden so innerhalb weniger Sekunden Tintenstreifen mit regelmäßigen Abständen zwischen 777 und 3052 Nanometern. Die Qualität dieser holo­grafischen Beugungs­gitter überprüften sie daraufhin unter einem Atom­kraft­mikroskop.

Abb.: 2D-Hologramm einer Unterschrift. Unter Weißlicht werden vielfarbige Reflexionen wegen der erzeugten Nanostrukturierung der Tinte deutlich. (Bild: Q. Zhao et al. APL, Univ. Birmingham)

Abb.: 2D-Hologramm einer Unterschrift. Unter Weißlicht werden vielfarbige Reflexionen wegen der erzeugten Nanostrukturierung der Tinte deutlich. (Bild: Q. Zhao et al. APL, Univ. Birmingham)

Mit der gleichen schnellen Methode – eine Belichtung benötigte nur die Pulslänge von fünf Nanosekunden – ließ sich auch ein zweidimensionales Hologramm aus einer Unterschriftssignatur erzeugen, die zuvor auf die Plexiglasplatte geschrieben wurde. Beleuchtet mit weißem Licht wurde ein mehrfarbiges Bild dieser holografischen Signatur sichtbar. Auch die Aufnahme von dreidimensionalen Hologrammen konnten Butt und Kollegen an einer kleinen Münze als belichtetes Objekt demonstrieren.

Mit diesem Verfahren zeigten die Forscher, dass mit geringem technischen Aufwand sehr schnell zwei- und dreidimensionales Hologramme in eine Tintenschicht gebannt werden können. Die Methode ließe sich nicht nur auf ebene Flächen, sondern auch auf gewölbte transparente Träger anwenden. Anwendungen dieser günstigen Aufnahmetechnik sehen die Forscher bei Identifikations­merkmale, in der Datenspeicherung oder auch für Künstler, die mit dreidimensionalen Hologrammen experimentieren.

Jan Oliver Löfken

DE

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