Simultane Vermessung von Phase und ortsvarianter elliptischer Polarisation von Lichtfeldern

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert Lindlein
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276805456

Polarisationselemente, die auf Subwellenlängenstrukturen basieren, finden in der Optik zahlreiche Anwendungen. Ein Beispiel ist die Erzeugung von radial polarisiertem Licht, das u. a. in der Mikroskopie Verwendung findet, da mit seiner Hilfe besonders kleine und vollkommen rotationssymmetrische Foki erzeugt werden können. Da solche Elemente aber neben der Polarisation auch die Phase des Lichtes beeinflussen können, ist die gleichzeitige Vermessung von Phasenfront und Polarisationszustand des Lichts von aktueller Bedeutung. Bislang lassen sich Polarisation und Phase nur getrennt voneinander bestimmen, die Polarisation über Messungen der Stokes-Parameter, die Phasenfront über interferometrische Messungen. Bei einer interferometrischen Phasenmessung eines ortsvarianten Polarisationszustands können allerdings in den aufgenommenen Interferogrammen Bereiche mit verschwindendem Kontrast entstehen, falls dort die Polarisationszustände der Objekt und Referenzwelle zueinander orthogonal sind. Die Messung ist dann nur abschnittsweise in Bereichen mit gutem Kontrast möglich, wobei sich dabei die Frage nach der Zuordnung der ausgewerteten Bereiche zueinander stellt. Diese lokalen Kontrasteinbrüche machen somit die Bestimmung der Phase für das gesamte Messfeld mit herkömmlichen Methoden unmöglich. Um diesen Problemen abzuhelfen, wird in diesem Antrag ein neuartiges Verfahren vorgeschlagen, das es erlaubt, die gewünschte simultane Vermessung der Phase und eines allgemeinen, d.h. ortsvarianten elliptischen Polarisationszustands im Rahmen eines einzigen Messprozesses vollflächig zu erfassen. Die Lösung dieses Problems besteht in der Erweiterung des Standard-Messverfahrens der phasenschiebenden Interferometrie um eine zusätzliche Variation der Referenzpolarisation. Mit Hilfe einer solchen polarisations- und phasenschiebenden Interferometrie kann so der gewünschte zusätzliche Informationsgewinn über die Objektwelle erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Dr. Klaus Mantel