Sensorforschung und Systemintegration

Die Gruppe Sensorforschung und Systemintegration entwickelt kompakte und integrierbare optische Detektionssysteme unter Nutzung neuer Komponenten wie bspw. räumlicher Lichtmodulator-Arrays und diffraktiver optischer Elemente (DOE). Aufgabenschwerpunkte bilden die spektrale Sensorik und die optische Fernfeld-Mikrobildgebung für Anwendungen in der Biophotonik. Vision der Arbeitsgruppe ist es, die spektrale Sensorik mit einer Subdiffraction-Mikrobildgebung zu verbinden und mit integrierbaren Multi-Chipsystemen zu realisieren. Der Aufbau eines spektralen Sensorsystems besteht aus einem Eingangsspalt-Array, einem diffraktiven Element (z.B. einem Gitter) und einem zweidimensionalen CCD. Diese Anordnung wird als Doppel-Array-Spektrometer bezeichnet. Gegenwärtig können mehr als 20 Teilsysteme mit unterschiedlichen Parametern in einem Set-up integriert werden. Ein neuer Ansatz der Arbeitsgruppe ist der Einsatz eines 2D-Gitters in Form eines diffraktiven optischen Elementes, das dispergierende und fokussierende Eigenschaften kombinieren kann. So können Spektralsensoren immer noch kleiner konzipiert und systembedingte Performancebegrenzungen reduziert werden. Die linsenlose Mikroskopie mit Interferenzen im Fernfeld ist Gegenstand der Forschung zur Mikrobildgebung. Ein neuer Schritt ist die Vermessung und Einstellung von partiell kohärenter Beleuchtung mit Kohärenzeigenschaften im µm-Bereich. Das gestattet, die Bildgenerierung gezielt auf den gewünschten Objektbereich zu begrenzen. Neu ist eine Entfaltungsmethode nach dem Prinzip der im Interferenzbild flächig verteilten Information - ähnlich dem der räumlich verteilten Informationsspeicherung im Gehirn. Das Interferenzbild wird in Teilbilder oder „Kacheln“ zerlegt, einzeln rekonstruiert und dann wieder zu einem Gesamtbild zusammenfügt. Diese Methode erreicht weltweit die höchste optische Auflösung, die einer Apertur von mehr als 0.62 entspricht, bei um Größenordnungen reduziertem numerischen Aufwand.