Adaptive Flüssigkristall-Elemente für moderne mikrooptische Systeme

Ziel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung von schaltbaren Optikkomponenten zum Einsatz in mikrooptischen Systemen. Diese auf Flüssigkristallen basierenden Optiken zeichnen sich durch günstige Herstellungskosten, geringe Betriebsspannungen und eine rein elektrische Ansteuerung ohne mechanische Bauteile aus und stellen eine interessante Alternative zu MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) und zu mechanisch verstellbaren Linsensystemen dar. Die kompakte Bauart und die Möglichkeit, mehrere optische Funktionen in einem Element zu integrieren, eröffnen neue Wege im optischen Systemdesign. Im Rahmen der Arbeit wurden verschiedene Elemente zur Strahlfokussierung und Strahlformung sowie Elemente zur Korrektur optischer Aberrationen entwickelt. Ein Schwerpunkt lag hierbei in der Realisierung besonders schnell schaltender Elemente mit hohem Wirkungsgrad und geringem Ansteueraufwand. Zur Realisierung kurzer Schaltzeiten wurden nematische Ein- und Zweifrequenzmischungen sowie ferroelektrische Flüssigkristalle untersucht. Durch gezielte Ansteuerverfahren konnten die Schaltzeiten von Sekunden auf einige 10ms gesenkt und der Ansteueraufwand bei gleichzeitiger Verbesserung des Wirkungsgrades durch den Einsatz sog. Meshing-Techniken deutlich reduziert werden. Durch den Einsatz von FK-Optiken war die Entwicklung völlig neuartiger optischer Laufwerke möglich. So entstand im Rahmen der Arbeit ein kompakter DVD-Lesekopf mit axialem Doppelfokus, der durch Verwendung einer polarisationsselektiven FK-Linse zwei Datenschichten einer DVD simultan auslesen kann, sowie ein Laufwerk mit aktiver Aberrationskorrektur zum Lesen von BluRay-Disks (dem Nachfolger der DVD). Die vielseitige Funktionalität und hohe Qualität der entwickelten Elemente konnte in verschiedenen Testlaufwerken eindrucksvoll demonstriert werden