Hologramme sind für mehr als nur interessant aussehende Kugeln in Souvenirläden nützlich. Materialwissenschaftler haben sie für Anwendungen von Spannungs-/Dehnungsmessern bis hin zu Datenspeichersystemen verwendet. Es stellte sich heraus, dass sie auch nützlich wären, um außergewöhnlich leichte, flexible Spiegel für Weltraumteleskope herzustellen. Eine neue Studie unter der Leitung von Forschern der Rensselear Polytechnic Institute zeigt, wie das passieren kann.
Die in Nature Scientific Reports veröffentlichte Studie beschreibt eine Technik zur Herstellung einer rollbaren Linse mit einer holografischen Beschichtung. Rollbare Linsen an Teleskopen sind seit langem begehrt, da sie es ermöglichen, dass ein viel größeres Objektiv mit möglicherweise vielen Metern Durchmesser in eine Verkleidung passt, die traditionell einen viel kleineren, unflexiblen, massiven Glasspiegel aufnehmen könnte.
Wie man einen riesigen Glasspiegel für das größte Teleskop der Welt gießt.
Kredit – YouTube-Kanal des IEEE-Spektrums
Aufrollbares Material gibt es schon seit langem, daher ist es keine neue Idee, ein Substrat zu haben, das sich aufrollen lässt, um in eine Verkleidung zu passen. Sonnenkollektoren wurden für Jahrzehnte entwickelt, um sich zu entfalten, obwohl manchmal selbst das nicht funktioniert. Sonnenkollektoren müssen das Sternenlicht jedoch nicht so effizient fokussieren wie ein Teleskopspiegel. Hier kommen die Hologramme ins Spiel.
Forscher am RPI entwickelten eine holografische Beschichtung, die auf einem flexiblen Substrat angebracht werden kann, das laut Autorin Mei-Li Hsieh entweder „Licht mit höchster Empfindlichkeit separieren oder Licht mit hoher Auflösung fokussieren kann“. Diese beiden Eigenschaften würden es als Schlüsselinstrument an einem Teleskop besonders nützlich machen.
Was genau ist eine Fresnel-Linse? Sie werden häufig in Leuchttürmen verwendet, daher hier eine Erklärung.
Credit – St. Augustine Lighthouse YouTube-Kanal
Beschichtung und Substrat bilden zusammen ein System ähnlich einem a Fresnel-Linse . Diese langjährigen Arbeitspferde der Optikindustrie haben eine große Blendenöffnung bei kurzer Brennweite, sind aber deutlich weniger sperrig als Standardobjektive mit gleichen Spezifikationen. Herauszufinden, wie man eine Beschichtung anlegt, die eine solche Linse effektiv erzeugen würde, erforderte viel mathematische Arbeit, aber Dr. Hsieh und ihr Team scheinen es gelöst zu haben. Nachdem die Mathematik ausgearbeitet war, ging die Gruppe zum Aufbau eines Systems über.
Mit zwei sehr nahe beieinanderliegenden Lichtquellen erzeugte das Team Lichtstrahlen, die den holografischen Film, der das Substrat bedeckte, einprägten. Das Übereinanderlegen von Konvergenz- und Interferenzmustern kann einen Film erzeugen, der entweder eine hohe Auflösung hat oder in seine konstituierenden Spektren zerlegt ist.
Demoaufbau des Hologrammsystems.
Kredit - Hsieh et al.
Bisher hat das Team diese Linsenherstellungstechnik nur experimentell getestet – es ist noch ein langer Weg, bis sie bereit ist, auf einem Satelliten zu starten und Sternenlicht zu sammeln. Mit etwas mehr Entwicklungsarbeit könnte sich diese Art von rollbaren, leichten Objektiven jedoch in Zukunft als bahnbrechende Technologie für große Weltraumteleskope erweisen.
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Kredit – RPI
