04.05.2009

Doppelte Datendichte in holographischen Speichern

Forscher haben erstmals ein Verfahren entwickelt, mit dem in einem Hologramm gleichzeitig Phase und Amplitude eingestellt werden können



Hologramme dienen zur Speicherung großer Datenmengen oder zur dreidimensionalen Darstellung. Ein Hologramm erzeugt eine beliebige Lichtwelle, indem es einer einfallenden Lichtwelle entweder eine definierte Phase aufprägt oder deren Helligkeit, die Amplitude, verändert. Freiburger Forscher vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM haben nun in Zusammenarbeit mit dem Rowland Institute der Harvard University erstmals ein Verfahren entwickelt, mit dem in einem Hologramm gleichzeitig Phase und Amplitude eingestellt werden können. Bisher existierten nur Hologramme, die entweder die Phase oder die Amplitude beeinflussen. Die Prägehologramme auf Kreditkarten zum Beispiel wirken überall gleich hell, weil das an einer strukturierten Metallfolie reflektierte Licht mit unterschiedlicher Laufzeit beim Betrachter ankommt. Eine Änderung der Amplitude ist hiermit nicht möglich - das Motiv kann nicht fotorealistisch dargestellt werden.

Für das neuentwickelte Verfahren nutzen die Wissenschaftler ein spezielles Photopolymer, das in einer dünnen Schicht auf einen reflektierenden Träger gebracht wird. Mit polarisiertem Licht werden in das Polymer Hologramme geschrieben. Dabei ändert ein Laserstrahl die Orientierung von optisch aktiven Molekülgruppen innerhalb des Materials. Dadurch können erstmals sowohl die Stärke der Orientierung als auch der Winkel der Ausrichtung verändert werden. Legt man eine Polarisatorfolie über den Polymerfilm, lassen sich so Hologramme für Phase und Amplitude belichten.

Neben einer doppelten Datendichte bieten diese Polarisationshologramme die Möglichkeit, völlig neuartige optische Elemente zu entwickeln. Fraunhofer IPM verfolgt Anwendungen in der Sicherheitstechnik, im Produktschutz und in der Strahlformung von Lasern. Hier sind zum Beispiel optische Pinzetten denkbar, die die eingefangenen Teilchen nicht nur fixieren, sondern auch an mehreren Stellen durch die Übertragung eines Drehimpulses rotieren können. Dies ist etwa in biologischen Anwendungen von großem Interesse.

Fraunhofer-Gesellschaft


Weitere Infos:

  • Originalveröffentlichung:
    Markus Fratz, Dominik M. Giel, and Peer Fischer, "Digital polarization holograms with defined magnitude and orientation of each pixel's birefringence," Opt. Lett. 34, 1270-1272 (2009)
    http://dx.doi.org/10.1364/OL.34.001270


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