Lia Engelhardt

Maßgeschneidertes Effizienzverhalten hierarchisch strukturierter diffraktiver Multi-Layer-Elemente

Betreuer: Prof. Dr. Robert Brunner

Kooperierende Universität: Universität Kassel

Förderdauer: 01.04.2023 - 31.03.2026

Ziel der Promotion von Lia Engelhardt ist es, mit Hilfe von Simulationen eine Basis für neuartige beugende (diffraktive) Strukturen in optischen Elementen zu erarbeiten. Damit soll eine hohe Beugungseffizienz über einen schmal- oder breitbandigen Wellenlängenbereich und über mehrere Beugungsordnungen ermöglicht werden. Als Modellansatz wird von „hierarchisch“ strukturierten diffraktiven Multischichtsystemen ausgegangen. Durch Dimensionierung der Strukturen und Auswahl der Materialien der verschiedenen Schichten lassen sich die Effizienzen für unterschiedliche Wellenlängen und Beugungsordnungen maßschneidern. Außerdem können die Polarisationseigenschaften des Lichtes gezielt beeinflusst werden. Die so berechneten und optimierten diffraktiven Strukturen könnten Anwendung in optischen Systemen der Sensorik, Medizintechnik, Mikroskopie oder Umwelttechnik finden.

Hintergrund der Arbeit ist, dass optische Systeme in vielfältigen Bereichen unseres modernen Lebens sehr wichtige Funktionen einnehmen. Über alle Anwendungsbereiche hinweg ist jedoch zu beobachten, dass die Anforderungen an optische Systeme permanent stark zunehmen. Dies betrifft zum einen ihre optische Leistungsfähigkeit, zum anderen aber auch Aspekte wie kompakte Bauweise und Stabilität gegenüber äußeren Umwelteinflüssen. Zusätzlich ist erkennbar, dass den Entwicklungsmöglichkeiten optischer Systeme auf Basis der bisher etablierten rein auf Brechung basierenden optischen Elemente (refraktive Linsen) sehr enge Grenzen gesetzt sind.

Hier bietet der Einsatz von diffraktiven optischen Elementen, insbesondere auch in einer hybriden Kombination mit klassischen refraktiven Komponenten, hervorragende Möglichkeiten, bisherige Grenzen von optischen Systemkonzepten signifikant zu überschreiten.

Betreut wird Lia Engelhardt an der EAH Jena durch Herrn Prof. Dr. Robert Brunner am FB SciTec. Universitärer Betreuer ist Herr Prof. Dr. Hartmut Hillmer vom Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik (INA) der Universität Kassel.