Übersicht
Der Mikro-3D-Druck von optischen Systemen mittels Zwei-Photonen-Lithografie ermöglicht die Umsetzung von bisher nur schwer oder nicht realisierbaren Konzepten. Durch die beinahe unbegrenzten Geometrie-Freiheitsgrade stellt die Technologie besondere Anforderungen an das Optikdesign und erfordert, auch aufgrund der hohen Miniaturisierung, durchdachte Ansätze zur Optimierung und Simulation.
Entwicklungsschritte bei der Umsetzung von neuen Konzepten mittels 2-Photonen-Lithografie am Beispiel eines Mikro-Tele-Objektivs
Themenkomplex beinhaltet:
- Design komplexer druckbarer Freiformsysteme für Beleuchtungs- und Abbildungsanwendungen
- Refraktive, reflektive und diffraktive Systeme sowie Hybridsysteme
- Maßgeschneiderte Designs für den direkten Druck auf „schwierige“ Substrate wie LEDs, CMOS-Bildsensoren, Glasfasern und Quantenpunkte
- Messaufbauten für die Analyse der gedruckten Optiken in Bezug auf Form und optische Performance
- Herstellung eigener Demonstratoren, z.B. von Endoskop-Prototypen, Miniatur-Spektrometern, faserbasierten Mikro-Projektoren oder Mikrokameras
- Ganzheitliche Simulation und Optimierung mittels Raytracing und unter Benutzung wellenoptischer Algorithmen.
Umsetzungsbeispiele: A Zweilinsiges Abbildungssystem auf einer Bildleitfaser. B Konzentrator-Optik, direkt auf die aktive Fläche einer LED gedruckt. C Array aus zweilinsigen Mikro-Abbildungsoptiken, 3D-gedruckt auf einen CMOS-Bildsensor. D Verfahren zur definierten Schwärzung von 3D-gedruckten Mikrooptiken mittels eines Inkjet-Verfahrens
Ausgründung
Aus diesem Forschungsfeld entstand 2020 die Ausgründung/ Startup PrintOptics geführt durch den ehem. Mitarbeiter Dr. Simon Thiele.
Aktuelle Projekte
- Printoptics: Komplexe 3D-gedruckte Mikro-Abbildungssysteme
- Opterial: Neue optische Materialien für die additive Fertigung von komplexen Mikrooptiken
Aktuelle Publikationen
- Thiele, C. Pruss, A. M. Herkommer, and H. Giessen, „3D printed stacked diffractive microlenses”, Opt. Express, vol. 27, pp. 35621 (2019).
- Drozella, A. Toulouse, S. Thiele, A. M. Herkommer, “Fast and comfortable GPU-accelerated wave-optical simulation for imaging properties and design of highly aspheric 3D-printed freeform microlens systems”, Proc. SPIE vol. 11105, 1110506 (2019).
- Toulouse, S. Thiele, H. Giessen, and A. Herkommer, “Alignment-free integration of apertures and non-transparent hulls into 3D-printed micro-optics,” Opt. Lett., vol. 43, no. 5283, 2018.
- Schmid, S. Thiele, A. Herkommer, and H. Giessen, "Three-dimensional direct laser written achromatic axicons and multi-component microlenses," Opt. Lett. 43, 5837-5840 (2018).
- Thiele, K. Arzenbacher, T. Gissibl, H. Giessen, and A. Herkommer, “3D-printed eagle eye: Compound microlens system for foveated imaging,” Science Advances, vol. 3, p. e1602655, Feb. 2017.