forschungsprogramm optische technologien - Baden-Württemberg ...
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54<br />
Wissenschaft & Forschung<br />
[2003/2004]<br />
Projekt:<br />
Ausschreibung 2003/2004:<br />
Adaptive Optiken ohne mechanische Aktoren<br />
Maßgeschneiderte hochdispersive Dünnfilmfilter<br />
für Laserscanning-Anwendungen<br />
Lichttechnisches Institut (LTI) der Universität Karlsruhe<br />
1. Motivation<br />
Zahlreiche Anwendungen der modernen Optischen Technologien<br />
erfordern das schnelle und präzise Ablenken von Laserstrahlen.<br />
Beispiele hierfür sind Laserscan-Verfahren in der<br />
Mess- und Sensortechnik und der Biophotonik, das dynamische<br />
Einstellen und Nachjustieren <strong>optische</strong>r Freiraumverbindungen<br />
in der <strong>optische</strong>n Kommunikationstechnik und die Strahlführung<br />
in laserlithographischen Applikationen.<br />
2. Projektziel<br />
Im Rahmen des Projekts „Maßgeschneiderte hochdispersive<br />
Dünnfilmfilter für Laserscanning-Anwendungen“ wird ein<br />
schnelles und präzises Laserstrahlablenksystem ohne mechanische<br />
Aktoren basierend auf einer Kombination von einem<br />
durchstimmbaren Laser, einer oder mehrerer neuartiger hochdispersiver<br />
Dünnfilmstrukturen und einer Mikrolinse entwikkelt.<br />
Hierzu wird der von photonischen Kristallen her bekannte<br />
„Superprisma“-Effekt auf wesentlich einfacher und kostengünstiger<br />
herstellbare Dünnfilmstrukturen übertragen.<br />
Abb. 1: Zwei mögliche Systementwürfe<br />
für Laserstrahlablenkung entlang einer<br />
Raumrichtung (1D) und Ablenkung<br />
im gesamten Halbraum (2D).<br />
Ausrichtelement<br />
Mikrolinse<br />
Elektrooptisch<br />
durchstimmbarer<br />
Diodenlaser<br />
Hochdispersiver<br />
Dünnschichtfilter<br />
Als Lichtquellen werden neuartige durchstimmbare Halbleiterlaserdioden<br />
eingesetzt. Diese Bauelemente erlauben eine<br />
Wellenlängenänderung auf einer Zeitskala von Nanosekunden.<br />
Durch Kombination dieser ultraschnellen Bauelemente mit den<br />
hier vorgeschlagenen Filterkonzepten kann damit eine ultraschnelle<br />
Laserablenkeinheit realisiert werden. Wie in Abb. 1<br />
gezeigt verlassen Laserstrahlen verschiedener Wellenlängen<br />
die räumlich dispersiven Dünnschichtfilter an verschiedenen<br />
Positionen. Nach Verlassen der Struktur breiten sich die Laserstrahlen<br />
wieder parallel aus. Eine Mikrolinse hinter der Struktur<br />
setzt den Strahlversatz der unterschiedlichen Wellenlängen in<br />
verschiedene Strahlausbreitungsrichtungen um.<br />
3. Umsetzung<br />
3.1. Simulationssoftware und erste Strukturen<br />
Die Vorarbeiten haben bereits eine Anzahl an generellen<br />
Design-Fragen geklärt [1, 2]. Die dort entwickelte Software zum<br />
Design von dispersiven Dünnschichtfiltern steht nun für das<br />
Projekt zur Verfügung. Es wird ein Ablenksystem mit einer<br />
Spiegel<br />
Elektrooptisch durchstimmbarer<br />
Diodenlaser<br />
Hochdispersive<br />
Struktur 2<br />
Mikrolinse<br />
Hochdispersive<br />
Struktur 1
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