Photopolymerfolien ermöglichen ganz neue Spektrometer

Lichtempfindliche Photopolymerfolien verbessern die Spektralanalyse von Sternen. Covestro kooperiert dabei mit italienischem Institut für Astrophysik.

Während Teleskope immer größer werden, um eine noch höhere Bildauflösung zu erreichen und in noch größere Tiefen des Weltalls vorzudringen, zielen aktuelle Materialentwicklungen wie Photopolymerfolien auf eine weitere Verbesserung der spektroskopischen Analyse des Sternenlichts bei gleichzeitig reduzierter Komplexität der dazu notwendigen Instrumente.

So beschäftigt sich das Nationale Institut für Astrophysik in Italien (INAF) mit holografisch-optischen Elementen auf Basis von Volumenhologrammen, die das Licht von Sternen sehr effektiv in seine Farben zerlegen, um es spektroskopisch untersuchen zu können.

Bei der langjährigen Zusammenarbeit mit dem Werkstoffhersteller Covestro erwiesen sich dessen maßgeschneiderte Photopolymerfolien des Typs Bayfol HX als sehr gut geeignet, um hocheffiziente Volumenhologramme reproduzierbar für sehr unterschiedliche und für jeden der bisher realisierten Fälle neuartige Spektrometer in entsprechenden Hochleistungsteleskopen herzustellen. So können durch einen entsprechenden Laser-Belichtungsaufbau periodische Brechungsindexmuster in das Volumen der dünnen Bayfol HX Folien flexibel eingeschrieben werden. An diesem periodischen Brechungsindexmuster wird das Sternenlicht sehr effizient gebeugt. Es wird dadurch viel effektiver in seine spektralen Bestandteile zerlegt, als man es zum Beispiel von einem Prisma kennt.

„Dank dieser lichtleitenden Photopolymerfolien konnten wir im wahrsten Sinn des Wortes astronomische Grenzen verschieben“, sagt Alessio Zanutta, Projektleiter Holografie beim INAF – Astronomisches Observatorium Brera. „Im Gegensatz zu den bisher verwendeten und verfügbaren Materialien zur Herstellung von Beugungsgittern mit ihren Einschränkungen hinsichtlich der Verarbeitbarkeit ermöglichen Volumenhologramme auf Basis von Bayfol HX vielfältige Beugungsgittergeometrien und eine sehr gute Kombinierbarkeit bzw. Integration in weitere optische Elemente. Damit öffnet sich die Tür zur Realisierung ganz neuer Spektrometer und ein ganz neuer ´Griff nach den Sternen´.“ So hat es das INAF geschafft, die Folie bereits in jeweils mehreren Instrumenten in weltweit fünf Hochleistungsteleskopen in Observatorien einzusetzen, wobei das Älteste so hergestellte holografisch-optische Element schon seit über acht Jahren zuverlässig arbeitet.

Die Bayfol HX Folien bestehen aus einem transparenten Trägerfilm aus Polycarbonat, auf dem sich eine lichtempfindliche Schicht und eine zusätzliche schützende Außenfolie befindet. Sie werden in industriellem Maßstab hergestellt. Volumenhologramme können anwenderfreundlich auf rein optischem Wege und reproduzierbar in den Folien einbelichtet werden – ganz ohne chemische Vor- oder Nachbehandlung.

„Unsere Photopolymerfolien können in anspruchsvollen Anwendungen wie Spektrometern in Hochleistungsteleskopen für die Astronomie erfolgreich eingesetzt werden. Sie sind natürlich erst recht für viele Consumer-Anwendungen geeignet“, erläutert Friedrich-Karl Bruder, Leiter Application Development Holography. Dazu zählen transparente Frontscheibendisplays, neuartige holografische Autobeleuchtungen, fälschungssicherere Dokumente, Datenbrillen bzw. Augmented-Reality-Brillen, aber auch der Einsatz im Cockpit, um Piloten vor Laserattacken vom Boden zu schützen.

mg