Holographische Multimode-FaserEndoskope sollen unter anderem hochwertige In-vivo-Bildgebung in bisher unzugänglichen Strukturen lebender Organismen ermöglichen. Im Kern dieser Technologie stehen holografisch synthetisierte Lichtfelder, die sich nach der Propagation durch eine Multimode-Faser an gewünschten Positionen am FaserAusgang in beugungsbegrenzten Foki manifestieren.

Die Fokussierung hinter MultimodeFasern führt jedoch zu einem hochintensiven Peak, der von einem bestimmten Maß an unerwünschtem Speckle kontaminiert ist und sich über das gesamte Sichtfeld erstreckt, während er einen erheblichen Anteil der optischen Leistung trägt. Die Reinheit und Schärfe der erzielten Foki sind ausschlaggebend für die Abbildungsleistung, was in den meisten Fällen zum Verlust des Kontrasts führt: ein „Showstopper“ für Anwendungen, die eine Abbildung mit hohem Dynamikbereich erfordern. Daher werden unter anderem alle grundlegenden und technologischen Beschränkungen untersucht, die daran hindern, einen perfekten Fokus frei von unerwünschten Verunreinigungen zu erreichen.

In dieser Arbeit wird der perfekte beugungsbegrenzte Fokus verfolgt, der nach der Propagation durch eine Multimode-Faser erzeugt wird, sowie seine Grenzen untersucht. Die Forschenden zeigen beugungsbegrenzte Foki, die mehr als 96 % der von der Faser abgegebenen optischen Leistung enthalten. Das ist der höchste bisher gemeldete Wert. Einige der Schlüsselfaktoren, die zu diesem Ergebnis beitragen, sind die Fähigkeit, gleichzeitig die Amplitude, die Phase und zwei orthogonale Polarisationszustände des in die Multimode-Faser eintretenden Lichtfeldes zu formen und zu kontrollieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit einen Leitfaden für die Erzielung von hochreinen Foki mit reproduzierbarer Leistung bietet und eine umfassende quantitative und qualitative Studie über die Auswirkungen der verschiedenen Bedingungen des experimentellen Verfahrens enthält. Solche praktischen Erkenntnisse sind ein wesentlicher Schritt zur Übertragung von Ideen auf Instrumente. Die Ergebnisse haben den Weg der Technologie zu den Nutzerinnen und Nutzern in der Neurowissenschaft im Rahmen des Leibniz-IPHT-Transferprojekts „DeepEn“ bereits verkürzt.