Herstellung polarisationsholographischer optischer Elemente durch Laserbelichtung in Azobenzen-Polymeren

摘要

Polarisationshologramme sind optische Elemente, deren Wirkung auf derBeeinflussung des Polarisationszustandes elektromagnetischer Wellen beruht.Eine Möglichkeit der Herstellung von Polarisationshologrammen bestehtdarin, mit Hilfe kurzwelligen, linear polarisierten Lichts (Wellenlängekleiner 550 nm) Anisotropie in Azobenzen-Polymeren zu erzeugen. Dieerzeugte Anisotropie ist nach der Belichtung makroskopisch alsDoppelbrechung beobachtbar. Durch hochaufgelöste räumliche Variation dieserDoppelbrechung lassen sich Polarisationshologramme herstellen. Dievorliegende Arbeit beschreibt Verfahren der Berechnung und Herstellung vonPolarisationshologrammen in Azobenzen-Polymeren. Zur Herstellung derHologramme werden zwei experimentelle Methoden beschrieben undgegenübergestellt. Bei der Belichtung von Polarisationshologrammen wurdenzwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. Einerseits wurde ein Belichterentwickelt, der darauf basiert, dass die Polarisationseigenschaften desAzobenzen-Polymers mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahls Punkt fürPunkt manipuliert werden. Mit dieser Belichtungsmethode wird eine lateraleAuflösung von 1,2 µm erzielt. Es werden Hologramme erzeugt, die fürzirkular polarisierte Strahlung wie reine Phasenhologramme wirken. Dieseweisen Beugungseffizienzen von rund 80 % für die erste Beugungsordnung auf.Daneben wird erstmals eine Möglichkeit gezeigt, wie mit einemPolarisationshologramm zwei unterschiedliche Beugungsbilder erzeugt werdenkönnen, die mit Hilfe von Standardpolarisationoptiken abwechselndausgeblendet werden können.Andererseits wird eine Möglichkeit demonstriert,die die Belichtung von Polarisationshologrammen mit Hilfe eines SpatialLight Modulator (SLM) ermöglicht. Der SLM wird dazu mit Hilfe einesMikroskopobjektivs verkleinert auf eine Polymer-Schicht abgebildet. Mitdieser Methode wird eine laterale Auflösung von 1,6 µm erreicht. Bei derHerstellung von Polarisationshologrammen mit dieser Anordnung werdenBeugungseffizienzen von 35 % in die erste Beugungsordnung erzielt bzw. 82%, sofern höhere Beugungsordnungen mitberücksichtigt werden. Daneben werdenerstmals Hologramme hergestellt, die in einer einzelnen optischen SchichtBetrag und Phase des gebeugten Strahls unabhängig voneinander manipulieren.Als Beispielanwendung derartiger Hologramme werden verschiedeneVortex-Strahlen generiert.