Revolution i det infrarøde: RWTH Aachen præsenterer banebrydende teknologi!

Revolution i det infrarøde: RWTH Aachen præsenterer banebrydende teknologi!

Den 13. maj 2025 annoncerede et forskerhold fra RWTH Aachen under ledelse af professor Thomas Taubner en banebrydende metode til fremstilling af optiske infrarøde komponenter. Denne udvikling, som blev skabt i samarbejde med Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT) og Laser Technology (ILT), kaster nyt lys over tilgængeligheden og funktionaliteten af ​​infrarød optik.

Infrarødt lys forbliver usynligt for det menneskelige øje, men spiller en afgørende rolle på adskillige områder såsom materialebehandling, LIDAR-teknologi og termiske kameraer. Traditionelt er optikken, der kræves hertil, dyr og svær at få, fordi den skal fremstilles i små serier. Med denne nye teknologi kan dette hurtigt ændre sig.

Innovative materialer og teknikker

Den innovative metode er baseret på brugen af ​​meta-overflader i kombination med faseændringsmaterialet indium antimonid telluride (In3SbTe2). Dette materiale har evnen til at skifte mellem en dielektrisk amorf og en metallisk krystallinsk fase gennem målrettet laserstråling. Disse egenskaber gør det muligt at programmere nanoantenner i mikronstørrelse optisk til at skabe skræddersyede optiske komponenter til specifikke applikationer.

Udviklingen er baseret på Andreas Heßlers afhandling, som også er skrevet under vejledning af professor Taubner og Matthias Wuttig ved RWTH Aachen. Heßler udviklede koncepter til lokal optisk programmering af infrarøde faseændringsmateriale-metaoverflader. Disse meta-overflader består af periodisk arrangerede antenner, også kendt som meta-atomer, og er lovende til fremstilling af kompakt og multifunktionel optik.

Funktioner og applikationer

En central nyskabelse af denne teknologi er programmerbarhed. Dette muliggør en bred vifte af manipulation af lysamplituden og fasen af ​​hvert enkelt metaatom. Forskning har allerede eksperimentelt vist, at antenneresonanser kan flyttes, hvilket åbner nye muligheder for telekommunikation, termisk billeddannelse og medicinsk diagnostik.

Potentielle anvendelser af denne teknologi omfatter højeffektive, ultrakompakte og aktive optiske elementer, herunder justerbare linser, dynamiske hologrammer og rumlige lysmodulatorer. Resultaterne af denne forskning er ikke kun en milepæl inden for optik, men kan også lægge grundlaget for nye markeder inden for infrarøde optiske komponenter.

Forskningen og udviklingen af ​​metamaterialer, især dem, der består af faseændringsmaterialer, er i overensstemmelse med de nuværende tendenser. Brugerdefinerbare og omskiftelige funktionaliteter på metaatom-niveau åbner op for nye grader af frihed i designet af aktive fotoniske enheder. Disse fremskridt er ikke kun af teoretisk karakter, men understøttes af numeriske metoder til at studere hybride faseændringsmetamaterialer for at udvikle nye medier til det optiske og infrarøde spektrale område.

Samarbejdet mellem RWTH Aachen og Fraunhofer-institutterne illustrerer Photonics Clusters rolle som et sted for innovation. Disse tilgange kunne ikke kun styrke den økonomiske situation for de involverede institutioner, men også fremme den teknologiske udvikling i Tyskland.