So arbeitet die neue Hightech-Lochkamera (Illustration: Kun Huang, english.ecnu.edu.cn)

Speziallaser der East China Normal University “brennt” ein winziges Loch in einen Kristall

Forscher der East China Normal University (https://english.ecnu.edu.cn/ ) um Heping Zeng haben ein neues linsenlose System entwickelt, das klare Bilder im mittleren Infrarotbereich liefert. Auch bei schlechten Lichtverhältnissen und über große Entfernungen hinweg eröffnet das System damit neue Möglichkeiten für eine bessere Nachtsicht, industrielle Inspektion und Umweltüberwachung.

Viel größere Tiefenschärfe

“Viele nützliche Signale liegen im mittleren Infrarotbereich, wie beispielsweise Wärme und molekulare Fingerabdrücke, aber Kameras, die mit diesen Wellenlängen arbeiten, sind oft verrauscht, teuer oder müssen gekühlt werden. Darüber hinaus haben herkömmliche linsenbasierte Aufbauten eine begrenzte Tiefenschärfe und erfordern eine sorgfältige Konstruktion, um optische Verzerrungen zu minimieren. Wir haben einen hochempfindlichen, linsenlosen Ansatz entwickelt, der eine viel größere Tiefenschärfe und ein viel größeres Sichtfeld als andere Systeme bietet”, so der Projektleiter.

Er und sein Team haben einen getakteten Laser genutzt, um in einem nichtlinearen Kristall ein winziges optisches Loch mit einem Durchmesser von 0,2 Millimetern zu schaffen. Es ist kein physisches Loch, sondern nur vorhanden, wenn der Laser in Betrieb ist. Aufgrund seiner besonderen optischen Eigenschaften wandelt der Kristall das Infrarotbild in sichtbares Licht um, sodass es sich mit einer Standardkamera aufzeichnen lässt. Auf diese Weise haben die Wissenschaftler klare Bilder im mittleren Infrarotbereich in einer Entfernung von elf bis 35 Zentimetern ermöglicht.

Breites Anwendungsgebiet

“Dieser Ansatz kann die Sicherheit bei Nacht, die industrielle Qualitätskontrolle und die Umweltüberwachung verbessern. Und er könnte Infrarot-Bildgebungssysteme erschwinglicher, tragbarer und energieeffizienter machen. Er kann sogar bis Wellenlängen im fernen Infrarot oder Terahertzbereich eingesetzt werden – Bereiche, für die Linsen schwer herzustellen sind oder eine schlechte Leistung erbringen”, ergänzt Team-Mitglied Kun Huang. Eine Lochkamera besteht aus einem geschlossenen Kasten, in dessen Vorderseite sich ein kleines Loch befindet. Was sich vor dieser “Optik” befindet, wird auf der Rückseite der Kamera auf dem Kopf stehend abgebildet. Ist die Rückseite aus Milchglas, lässt sich das Bild erkennen.