Ein Forschungsteam der RWTH Aachen unter der Leitung von Professor Thomas Taubner vom I. Physikalischen Institut (IA) hat gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten für Produktionstechnologie (IPT) und Lasertechnik (ILT) eine neuartige Methode zur Herstellung von infraroten Optiken zur Strahlformung basierend auf sogenannten Meta-Oberflächen und Phasenwechselmaterialien entwickelt.
Infrarotes Licht ist für das menschliche Auge unsichtbar, hat aber vielfältige Anwendungen, unter anderem in der Materialbearbeitung, der laser-basierten Entfernungsmessung (LIDAR) sowie in Wärmebildkameras zur Detektion von Personen oder zur Kontrolle der Wärmedämmung. Optiken für Infrarotlicht bestehen meist aus speziellen Materialien und aufwändigen Linsenkombinationen, welche kommerziell nur schwer verfügbar und vergleichsweise teuer sind, da sie meist aufwendig in Kleinserie hergestellt werden.
Die entwickelte Technologie basiert auf sogenannten Meta-Oberflächen mit dem Phasenwechselmaterial In3SbTe2, welches sich lokal durch Laserstrahlung von einer dielektrischen amorphen zu einer metallischen, kristallinen Phase schalten lässt. Das direkte „optische Programmieren“ von metallischen Nanoantennen mit Laserlicht erlaubt die Herstellung von metallischen Antennen in der Größe weniger Mikrometer. So können beliebige optische Komponenten realisiert werden. „Mit unserem Ansatz können maßgeschneiderte Infrarot-Optiken direkt mit Laserlicht optisch programmieren werden“, erklärt Lukas Conrads, Erstautor der Studie und Doktorand am I. Physikalischen Institut (IA). „Dadurch lassen sich verschiedenste Funktionalitäten, wie beispielsweise Strahlablenkung, Strahlfokussierung und sogar Holographie verwirklichen.“
Mit dieser Arbeit werden Grundlagen zu neuen, bislang nicht verfügbaren infraroten optischen Komponenten und neuen Technologie-Märkten gelegt. „Die erfolgreiche Kooperation von Forschenden der RWTH mit beiden in Aachen angesiedelten Fraunhofer Instituten unterstreicht die Rolle des Clusters Photonik als Innovationsort für Optik und technologischen Fortschritt“, ergänzt Professor Thomas Taubner.
Weitere Informationen: https://www.nature.com/articles/s41467-025-59122-5
