Eine spektakuläre Anwendung von 3D Druck findet sich im Bereich der optischen Glasfaser. In diesem Fall ist es einem interdisziplinärem Forscherteam aus Südkorea, Australien, Großbritannien und auch Deutschland, einschließlich des Leibnitz-Institut für Photonische Technologien IPHT, gelungen, eine optische Glasfaser so zu optimieren, dass das Licht verschiedener Wellenlängen mit bislang unbekannter Präzision fokussiert werden.
Möglich wurde diese Entwicklung lediglich durch den Einsatz von 3D Druck, sprich durch 3D-Nanodruck einer optischen Linse, welche auf das Ende der Faser aufgebracht ist.
Auf diese Weise eröffnen sich neue Möglichkeiten für Anwendungen in den Bereichen Mikroskopie, Endoskopie, Sensorik und Lasertherapie.
Nachteile gegenwärtiger optischer Linsen
Der Problembedarf hinter dieser Innovation besteht darin, dass Linsen an den Endflächen optischer Fasern, wie sie gegenwärtig Einsatz in der Endoskopie für die medizinische Diagnostik finden, den Nachteil der chromatischen Aberration mit sich bringen.
Hierbei handelt es sich um einen Abbildungsfehler von Optiken, welcher dadurch entsteht, dass Licht unterschiedlicher Wellenlängen, das heißt unterschiedlicher Spektralfarben, verschieden geformt und gebrochen wird. Dieser Fehler führt zur Verschiebung des Fokuspunktes und damit zu Unschärfe in der Bildgebung, welche sich über einen breiten Wellenlängenbereich erstreckt.
Metalinse als Lösung
Die Antwort auf diese Herausforderung besteht in der Verwendung achromatischer Linsen, bezeichnet auch als Metalinsen, welche jeweils an der Endfläche einer optischen Faser angebracht sind und die Fokussierung sowie Abbildung kleinster Details mit tiefenscharfer Bildgebung erlauben.
Eine solche achromatischer Linse bzw. Metalinse konnte das interdisziplinäre Forscherteam nun entwickeln.
„Für eine ideale Lichtformung und achromatische Fokussierung haben wir eine ultradünne polymerbasierte Linse realisiert, welche aus einem komplexen Design geometrischer Strukturen in Form von Nanosäulen besteht. Diese Struktur wurde direkt auf die Spitze einer 3D-gedruckten Hohlturmstruktur auf eine der Endflächen einer kommerziellen optischen Faser gedruckt. Auf diese Weise können Glasfasern derart funktionalisiert werden, dass Licht sehr effizient auf einen Brennpunkt fokussiert und Bilder mit hoher Auflösung erzeugt werden können“, so Prof. Dr. Markus Schmidt, seines Zeichens Leiter der Abteilung Faserphotonik am Leibniz-IPHT, der die optische Linse mitentwickelte. Lesen Sie mehr über die spannenden Möglichkeiten von 3D Druck in Wissenschaft und Forschung, in unserem 3D Activation-Blog.
Information zu den MaterialienDetaillierte Informationen zu unseren Materialien, ihren Eigenschaften und 3D Druckverfahren. |
©Haoran Ren/Monash University
