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Optofluidisches Mikrosystem

Elektromagnetische Ansteuerung von Mikrooptiken: Adaptive Systeme auf der Basis ferrofluidischer Aktoren

 

Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuartigen Konzepts für durchstimmbare mikrooptische Systeme auf fluidischer Basis.
 

ferrofluid system
 Schematische Darstellung des Funktionsprinzips. Untere Bilhälfte: Ansteuerung des Ferrofluids. Die optisch aktive Flüssigkeit (obere Bildhälfte, rot)
wird in Folge der Bewegung des
Ferrofluids verdrängt.
 

... im folgenden Filmclip ist eine Flüssiglinse
zu sehen, deren Krümmungsradius
mit Hilfe eines mikrofluidischen
Verfahrens in mehreren Stufen
geändert wird.

fluidanimation

 

In einem adaptiven Optofluidiksystem wird eine magnetische Flüssigkeit mit Hilfe von miniaturisierten Spulen bewegt, ein Mechanismus mit dem indirekt die Form einer Flüssigkeitslinse beeinflusst werden kann. Durch das Verschieben einer elektromagnetischen Flüssigkeitssäule, dem Ferrofluid, wird eine zweite, optisch aktive Flüssigkeit in dem Mikrokanalsystem verdrängt. Um eine optimale Anpassung an Anforderungen  wie etwa Brennweite und geometrische Größe, zu gewährleisten, werden sowohl der ferrofluidische als auch der optisch aktive Teil des Systems neu- bzw. weiterentwickelt.

 Zunächst soll gezeigt werden, dass es mit einem solchen System möglich wird, die Form einer Flüssigkeitslinse adaptiv zu steuern. In einem weiteren Schritt soll eine brechungsindexangepasste Flüssigkeit in Kavitäten spezifischer geometrischer Form geleitet werden. Je nach Bedarf können ausgewählte optische Elemente mit bestimmten Eigenschaften in den Strahlengang eingebracht werden. Durch das gewählte mikrofluidische Prinzip können unterschiedliche Komponenten der geometrischen und diffraktiven Optik realisiert werden.

Insgesamt ermöglicht dieses modular aufgebaute Konzept damit mikrooptische Systeme mit einer breiten Palette von Funktionalitäten. Sowohl die eigentliche Optik als auch der Ansteuerungsmechanismus werden kompakt gebaut. Durch diese Kompaktheit wird es möglich das System platzsparend in komplexere Systeme zu integrieren.

Potentielle Anwendungen liegen beispielsweise im Bereich adaptiver Linsensysteme oder durchstimmbarer optischer Filter, wobei sich der gewählte Ansatz besonders für kompakte Systeme mit niedrigem Energie- oder Spannungsbedarf eignet.

 

Projektleitende

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