Adaptive Flüssigkristall-Elemente für moderne mikrooptische Systeme

Hain, Mathias (2003)
Adaptive Flüssigkristall-Elemente für moderne mikrooptische Systeme.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

URL / URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-3539

Kurzbeschreibung (Abstract)

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.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2003

Autor(en):

Hain, Mathias

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Adaptive Flüssigkristall-Elemente für moderne mikrooptische Systeme

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Tschudi, Prof. Dr. Theo ; Seelig, Prof. Dr. Wolfgang

Berater:

Tschudi, Prof. Dr. Theo

Publikationsjahr:

24 Juli 2003

Ort:

Darmstadt

Verlag:

Technische Universität

Datum der mündlichen Prüfung:

19 Mai 2003

URL / URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-3539

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

The objective of this thesis was the development of liquid crystal (LC) based adaptive optical components for micro-optical systems. These liquid crystal based elements combine low production costs with low driving voltages and the advantage of not using any mechanical parts, which makes them interesting as alternative products to MEMS or mechanical lens systems. Their compact design and the possibility to implement many different optical functions into one element offer new ways in the optical system design. Different elements for focusing, beam shaping and wavefront correction have been developed. One main focus was to fabricate fast switching elements with high efficiency in conjunction with low driving requirements. To realize short switching times different liquid crystal materials like single and dual-frequency nematic mixtures as well as ferroelectric liquid crystals were investigated. Using different control schemes the switching times could be reduced significantly. Good wavefront approximations with a high efficiency in conjunction with only very few control electrodes could be realized using different electrode meshing techniques. The development of these LC-components made it possible to design two new types of optical pickup heads for DVD disc drives: A compact DVD pickup head using a LC-lens to access both information layers of a DVD simultaneously and a pickup head for the next generation of DVDs, the so called BluRay disc. In this BluRay pickup head a LC element was used to compensate for spherical aberrations which occur during layer switching. Both, the functionality as well as the quality of the fabricated elements could be successfully demonstrated in various test drives.

Englisch

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

05 Fachbereich Physik

Hinterlegungsdatum:

17 Okt 2008 09:21

Letzte Änderung:

26 Aug 2018 21:24

PPN:

Referenten:

Tschudi, Prof. Dr. Theo ; Seelig, Prof. Dr. Wolfgang

Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung:

19 Mai 2003