Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Entwicklung neuer Entspiegelungen mithilfe nanostrukturierter Schichtmaterialien

06.07.2016

Optische Komponenten begleiten uns in nahezu allen Alltagsanwendungen – von Handykameras über Abstandssensoren in Autos bis hin zu Objektiven für hochauflösende Kameras. Doch ohne Entspiegelung gehen an jeder Grenzfläche einer optischen Komponente mehrere Prozent des Lichtes verloren. Deshalb sind heute insbesondere Systeme aus mehreren Linsen wie z.B. in Fotoapparaten oder Fahrzeugdisplays ohne Antireflex (AR)-Funktion undenkbar. Forschern gelang es nun, erfolgreich eine neue Methode der Entspiegelung mithilfe nanostrukturierter Schichtmaterialien zu entwickeln.

Der Markt für optische Komponenten wächst seit Jahren - entsprechend hoch ist deshalb die technische Bedeutung von Entspiegelungen. Diese sind unverzichtbar um geringe Lichtausbeuten, Kontrastverluste bei Abbildungen und „Geisterbilder“ zu vermeiden, welche durch unkontrolliert reflektiertes Licht entstehen.


Halbseitig entspiegelte Linse

W. Oppel, Fraunhofer IOF

Ein Verbund von Forschern aus Wissenschaft und Wirtschaft, koordiniert von der Carl Zeiss Jena GmbH, hat im Rahmen des kürzlich abgeschlossenen Projekts „Farbneutrale Interferenzschichten zur Entspiegelung unter Berücksichtigung organischer Nanostrukturen“, kurz FIONA, eine Entspiegelungstechnik entwickelt, die einen deutlich breiteren Wellenlängenbereich abdeckt und somit auch stark gekrümmte Linsen entspiegeln kann.

Laut einer aktuellen Studie von Markets&Markets erwirtschaftete der Markt für optische Beschichtungen einen Jahresumsatz von rund 1,02 Mrd. Dollar (2014) und dies bei einer prognostizierten Wachstumsrate von 8,4 Prozent bis zum Jahr 2020. Anhand dieser Zahlen wird deutlich, dass die Entwicklung breitbandiger ARBeschichtungen für komplex geformte Oberflächen eine immer wichtigere Rolle in der Optikfertigung spielt.

Eine optimale Entspiegelungsschicht besitzt einen kontinuierlichen Brechzahlverlauf zwischen der Oberfläche des Substrates und dem umgebenden Medium Luft. Aus diesem Grund kann eine Entspiegelung verbessert werden, wenn für die letzte Schicht des Interferenzschichtsystems ein sehr niedrigbrechendes Material eingesetzt wird.

Nanostrukturen mit einer Strukturgröße kleiner der Lichtwellenlänge wirken auf der Oberfläche wie eine sehr niedrigbrechende Schicht. Konkretes Ziel des Projekts war deshalb die Entwicklung eines Verfahrens zur Entspiegelung mithilfe nanostrukturierter Schichten. Die resultierenden Schichtsysteme zeichnen sich durch neuartige Kombinationen von klassischen Interferenzschichtsystemen mit solchen Nanostrukturen aus.

Die sogenannten Sub-Wellenlängenstrukturen mit einer Strukturtiefe von wenigen hundert Nanometern wurden dabei durch verschiedene Verfahren erzeugt. Am Fraunhofer IOF wurde das etablierte Plasmastrukturierungsverfahrens »AR-Plas©« auf neue organischen Schichten angewendet, während die Carl Zeiss Jena GmbH den Schwerpunkt auf anorganische Nanostrukturen aus Siliziumdioxid und Magnesiumfluorid legte.

Die neuentwickelten Schichten sind bezüglich ihrer Funktionalität auf gekrümmten Linsen weltführend. Besonders hervorzuheben ist in diesem Kontext die deutlich erweiterte Winkelakzeptanz der Entspiegelungen, die homogenere Wirkung der AR-Vergütung auf stark gekrümmten Oberflächen sowie die AR-Wirkung über wesentlich breitere Spektralbereiche.

Die erzielte Entspiegelungswirkung reicht vom visuellen bis in den infraroten Spektralbereich und erscheint auch bei größerer Krümmung auf Linsen farbneutral. Die in dem Spektralbereich von 400 bis 1500 nm erreichte mittlere Restreflexion kleiner als 0.3% ist mit klassischen Interferenzschichten kaum erreichbar.

Untersucht wurde die Methode für eine Vielzahl von Optikkomponenten, wie zum Beispiel optische Linsen für Kameraobjektive, Mikroskope und medizintechnische Geräte. Die verbesserte Entspiegelungswirkung konnte an Demonstratorlinsen der Projektpartner gezeigt werden. Außerdem erzielte ein erstes Testobjektiv mit den neuartig beschichteten Linsen verbesserte optische Eigenschaften.

Gefördert wurden die gut drei Jahre andauernden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb der Förderinitiative »Innovative Anwendungen der Plasmatechnik«. Am Projekt beteiligt waren die Partner Agfa-Gevaert Health Care GmbH, asphericon GmbH, Carl Zeiss Jena GmbH, Leica Microsystems GmbH, Qioptiq Photonics GmbH & Co. KG und das Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik.

Presse Institute Kommunikation | Fraunhofer-Gesellschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Physiker entdecken neuen Transportmechanismus von Nanopartikeln durch Zellmembranen
14.12.2018 | Universität des Saarlandes

nachricht Tanz mit dem Feind
12.12.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Data use draining your battery? Tiny device to speed up memory while also saving power

The more objects we make "smart," from watches to entire buildings, the greater the need for these devices to store and retrieve massive amounts of data quickly without consuming too much power.

Millions of new memory cells could be part of a computer chip and provide that speed and energy savings, thanks to the discovery of a previously unobserved...

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Im Focus: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Rittal heizt ein in Sachen Umweltschutz - Rittal Lackieranlage sorgt für warme Verwaltungsbüros

14.12.2018 | Unternehmensmeldung

Krankheiten entstehen, wenn das Netzwerk von regulatorischen Autoantikörpern aus der Balance gerät

14.12.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics