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Aktuell  12.01.2017

Dünne Linsen

Forscher am California Institute of Technology haben eine neue Linse entwickelt, die so flach ist wie eine Fensterscheibe. Das revolutioniert die Möglichkeiten bei Kameras und Mikroskopen.

Laut Physikprofessor Andrei Faraon soll sie dennoch ein gestochen scharfes Bild erzeugen können. Faraon gelang das Kunststück mit sogenannten Metamaterialien - künstlich erzeugte Werkstoffe, die in der Natur nicht vorkommen.

'Die Technik der Linsenherstellung hat sich seit van Leeuwenhoek nicht geändert - bis jetzt', sagt Faraon. Er spielt dabei auf Antonie van Leeuwenhoek an, einen holländischen Wissenschaftler, der im 17. Jahrhundert Linsen für Mikroskope anfertigte. Sie werden, ob sie aus Glas oder Kunststoff sind, in Form gegossen und dann feinpoliert.

Faraons flache Linsen aus Metamaterial sind mit Millionen zylinderförmigen Pünktchen aus Silizium bedeckt, die unterschiedliche Durchmesser haben. Sie sind gerade mal 600 Nanometer hoch - ein menschliches Haar ist etwa 150 Mal dicker. Sie haben den gleichen Effekt wie die unterschiedliche Dicke der gewölbten Linsen. Bei klassischen Optiken werden die Strahlen im Außenbereich stärker abgelenkt als im Inneren. Bei den flachen Linsen sorgen die unterschiedlichen Durchmesser für den gleichen Effekt.

Der Vorteil der neuen Linse ist, dass sich alle Strahlen im Brennpunkt treffen. Die Brennweite lässt sich durch unterschiedliche Durchmesser der Siliziumzylinder einstellen. Um Abbildungsfehler im Außenbereich zu verhindern, die auch bei gewölbten Linsen üblich sind, werden zwei dieser flachen Linsen hintereinander angeordnet. Der Durchmesser beträgt nur wenige Millimeter.

Derartige Linsen lassen sich als Massenprodukte mit der gleichen Belichtungs- und Ätztechnik herstellen wie Computerchips. Das ist weitaus billiger als die Herstellung klassischer Linsen. Außerdem lassen sie sich problemlos mit Bildsensoren kombinieren, weil beide aus dem gleichen Material sind. Als nächstes will Faraon mit seinem Team die winzigen Linsen in echte Kameras und Smartphones integrieren.

pte/red

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#Forschung #Entwicklung #Linsen #Licht #Optik


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