Denkt man an das Holodeck aus der Science-Fiction-Serie Star Trek, bringt man Holografie unmittelbar mit 3D-Projektionen in Verbindung. Ganz ohne Zweifel, die Holografie fesselt uns weiterhin mit ihren visuellen Effekten. Darüber hinaus ermöglicht sie auch zahlreiche Anwendungen in Augmented Reality, medizinischer Bildgebung, Fälschungsschutz, biometrischer Gesichtserkennung, optischer Pinzette und mehr.
Diffraktive optische Elemente mit Sub-Pixel-Manipulation
Die Erzeugung von Projektionen im Fernfeld ist aber weiterhin sehr anspruchsvoll. Diffraktive optische Elemente bieten hierfür eine äußerst kompakte Lösung, um Licht mittels Beugung zu modellieren. Licht fällt durch computergenerierte Nanostrukturen und wird dabei manipuliert. DOEs weisen allerdings den „Punkt der nullten Beugungsordnung“ (engl.: zero order spot) auf, der aus nicht-gebeugtem Licht entsteht, das entlang seiner optischen Achse ungehindert durch das DOE fällt. Das verursacht einen störenden hellen Lichtpunkt auf der Projektionsebene.
Um dieses Problem zu lösen, entwickelte ein Forschungsteam der Singapore University of Technology and Design ein neuartiges DOE mit Hilfe des 3D-Druckers Photonic Professional GT von Nanoscribe. In diesem internationalen Projekt kooperiert das Team mit Wissenschaftlern der National University of Singapore, dem International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronic Science and Technology an der Shenzhen University und dem Institute of Materials Research and Engineering at A*STAR.Dank der enormen Designfreiheit und der hohen Auflösung der 3D-Mikrofabrikation wurde ein ausgeklügeltes DOE-Design mit Sub-Pixel-Manipulation additiv hergestellt. Die Forscher kombinierten diffraktive optische Elemente mit schräg gestellten Gitterstrukturen (engl.: blazed gratings) in einem neuen DOE-Design, das die Projektion verschieben kann. Die neuartigen DOE-Strukturen erzeugen Projektionen ohne Lichtpunkt nullter Ordnung, ohne Abschattungseffekte und mit einer hohen Beugungseffizienz.
