Zylindrische Optofluidik

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Zappe
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259171179

In den ersten zwei Jahren des Projektes Zylindrische Optofluidik wurde gezeigt, dass dreidimensionale optofluidische Systeme in einer zylindrischen Geometrie realisierbar sind. In diesem Zeitraum wurden eine Linse mit durchstimmbarer Brennweite, eine Linse mit veränderlichem Astigmatismus und ein drehbares fluidisches Prisma, welches als Scanner einsetzbar ist, entwickelt und demonstriert.In diesem nun vorgestellten einjährigen Folgeprojekt, sollen zwei weitere wichtige Komponenten für den Einsatz in der Zylindrischen Optofluidik realisiert werden. Zum einen handelt es sich um die Realisierung einer durchstimmbaren Blende, sowie um das Design und die Realisierung eines optischen Zoom-Systems, aufgebaut aus mehreren optofluidischen Komponenten.Eine Blende ist ein wesentlicher Bestandteil der meisten optischen Systeme, wobei eine veränderliche Blendenöffnung essenziell für den Aufbau von durchstimmbaren optischen Systemen ist.Aus diesem Grund ist in der ersten Arbeitsphase die Realisierung einer fluidischen Blende geplant, welche eine Integration mit den bestehenden Elementen erlaubt. Hierfür wird die Blende durch eine vergrabene Elektrode in der zylindrischen Folie realisiert, welche ein durchstimmen mittels Elektrobenetzung erlaubt, wie es bereits für die Linse und das Prisma genutzt wurde.Der letzte und krönende Schritt für das Projekt ist die Konzeption und Realisierung eines voll funktionsfähigen fluidischen Zoom-System aufgebaut aus mehreren optfluidischen durchstimmbaren Elementen aus den früheren Phasen des Projektes. Ein Mehrkomponentensystem dieser Art wurde zuvor noch nicht gezeigt, und bietet bei erfolgreicher Umsetzung eine gänzlich neue Grundlage für neuartige Konzepte von vielseitig einsetzbaren optofluidischen Mikrosystemen.Das vorgesehene Konzept wird dabei auf der Integration von zwei durch Elektrobenetzung durchstimmbaren optofluidischen Linsenelementen basieren. Für die Realisierung und das Design eines solchen optischen Systems sind aufwendige optische Simulationen notwendig, welche auf der analytischen Modellierung sowie Ray Tracing basieren. Die Herstellung der flexiblen Folie mit den eingebetteten Elektroden, sowie die Entwicklung und Charakterisierung eines präzisen Dosiervorgangs der Flüssigkeiten, sind dabei wesentliche Teilaufgaben auf dem Weg zur Realisierung des Systems. Nach erfolgreicher Fertigstellung wird das durchstimmbare optofluidische Zoom-System, das erste seiner Art sein und die Möglichkeiten und Vielseitigkeit der erarbeiteten Technologie Zylindrische Optofluik zeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen