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pte20210505003 Forschung/Entwicklung, Produkte/Innovationen

Nanophotonisches Element schrumpft VR-Brille

Auf beliebigen Untergründen anbringbar, sagen Wissenschaftler der University of Rochester


Funktionsprinzip der völlig neu konzipierten Datenbrille (Grafik: rochester.edu)
Funktionsprinzip der völlig neu konzipierten Datenbrille (Grafik: rochester.edu)

Rochester (pte003/05.05.2021/06:00) - Forscher der University of Rochester http://rochester.edu haben neue optische Elemente entwickelt, die VR-Brillen revolutionieren könnten. Herzstück ist ein nanophotonisches optisches Element, das die Entwickler als Metaoberfläche bezeichnen. Sie besteht aus einem ganzen Wald von nanometergroßen silbrigen Strukturen, die aus einer hauchdünnen Metallfolie herauszuwachsen scheinen. Diese klebt auf dem frei geformten Brillenglas und fungiert als Reflektor, der die Lichtstrahlen, die aus einem winzigen Projektor kommen, umlenkt und direkt ins Auge des Brillenträgers projiziert.

Wie winzige Funkantennen

Nick Vamivakas, Professor für Quantenoptik und -physik, vergleicht die nanoskaligen Strukturen mit kleinen Funkantennen. "Wenn wir sie mit der richtigen Wellenlänge beleuchten, beginnen all diese Antennen zu oszillieren und senden ein neues Licht aus, das das Bild liefert." Es handelt sich eigentlich um flache Optiken, die die gleichen Eigenschaftenn haben wie klassische, die gekrümmt sind. "Diese optischen Komponenten können auf beliebigen Untergründen angebracht werden und klassische Optiken und Spiegel ersetzen", sagen Forscher Jannick Rolland und Brian J. Thompson, Professor für optische Technik und Direktor des Center for Freeform Optics.

Die Forscher haben die Metaoberfläche mittels Elektronenstrahl-Lithographie hergestellt. Diese Technik wird in der Halbleitertechnik eingesetzt, um feinste Strukturen aus einer ebenen Oberfläche herauszuarbeiten. Da es sich beim Projekt um einen gekrümmten Untergrund handelt, musste das Verfahren aufwendig angepasst werden. Das eigentliche Fokussiergerät misst etwa 2,5 Millimeter. Das ist 10.000 Mal größer als die kleinste der Nanostrukturen, aus der die Freiformoptik besteht. Es galt, die optischen Eigenschaften des Brillenglases und jene der Metaoberfläche so zu kombinieren, dass die Bilder präzise ins Auge des Brillenträgers gelenkt werden. So lässt sich die Datenbrille mit dieser Technik deutlich kompakter bauen.



(Ende)
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