3-D-Druck

Optische Linsen, fast so fein wie ein Haar

| Redakteur: Franz Graser

3-D-gedruckte Mikrolinsen auf einem CMOS-Bildsensor.
3-D-gedruckte Mikrolinsen auf einem CMOS-Bildsensor. (Bild: Universität Stuttgart/Timo Gissibl)

Mit Hilfe des 3-D-Drucks können Mikro-Objektive hergestellt werden, die aus mehreren Linsen bestehen. Forscher der Universität Stuttgart haben einen Kurzpulslaser mit optischem Fotolack kombiniert, um Linsen zu fertigen, die kaum größer als der Durchmesser eines Haars sind.

Bei dem Vorgang wird der Laser, der eine Pulsdauer von weniger als 100 Femtosekunden besitzt, mithilfe eines Mikroskops in einen flüssigen Fotolack fokussiert, der vorher zum Beispiel auf einem Glasplättchen oder auf einer Glasfaser aufgebracht wurde.

Zwei Photonen des Laserstrahls mit der Wellenlänge 785 Nanometer werden im Brennpunkt gleichzeitig absorbiert und belichten ihn. Dadurch härtet der Fotolack. Der Laserstrahl kann mit einem Scanner oder durch Verfahren des Substrates in alle drei Raumrichtungen die gewünschte Form abfahren, die hergestellt werden soll. Dadurch lassen sich mit einer Submikrometer-Genauigkeit optische Freiformflächen herstellen.

Die Präzision erlaubt es, nicht nur kugelförmige Linsen herzustellen, sondern auch Flächen wie Paraboloide oder Asphären höherer Ordnung. Auch mehrlinsige Objektive für Abbildungen in höchster Qualität werden erstmals möglich.

Der Doktorand Timo Gissibl aus der Arbeitsgruppe von Professor Harald Giessen am 4. Physikalischen Institut druckte solche Mikroobjektive auch auf Glasfasern. Damit lassen sich kleinste flexible Endoskope verwirklichen, die auch in kleinste Körperöffnungen oder in Maschinen vorzudringen, um dort Untersuchungen vorzunehmen.

Das Optikdesign, also der Bauplan, stammte im Rahmen einer Zusammenarbeit im Stuttgarter Zentrum für Photonic Engineering (SCoPE) vom Doktoranden Simon Thiele aus der Arbeitsgruppe von Professor Alois Herkommer am Institut für Technische Optik.

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