ETH-Team entwickelt neue Art von Pixel

(CONNECT) Ein Forschungsteam um David Norris, ETH-Professor am Optical Materials Engineering Laboratory, hat Pixel entwickelt, mit denen erstmals zweierlei möglich ist: Mit ihnen kann Licht sowohl gesteuert als auch analysiert werden. Das bezieht sich laut einem Bericht der ETH nicht nur auf die Intensität des Lichts, sondern auch auf seine Schwingungsphase und Polarisierung. Demzufolge könnten aus solchen sogenannten bidirektionalen Pixeln in Zukunft zum Beispiel Kamera-Displays entstehen, die beide Funktionen in einem Gerät vereinen.

Die neuen Ergebnisse wurden jetzt im Fachjournal „Nature“ veröffentlicht. Sie beruhen auf der sogenannten Interferenz von Lichtwellen. Norris und sein Team nutzen diesen Effekt, um mit einer wellenförmig modellierten Oberfläche eines Materials Licht präzise zu steuern. Diese auf Nanometer genaue Methode entwickelten sie bereits vor einigen Jahren. Durch die Interferenz der Lichtwellen können dann Muster und Bilder entstehen.

Wie diese Bilder aussehen und welches Oberflächenmuster man für ein bestimmtes Bild braucht, können die Forschenden mit der mathematisch einfachen Fourier-Analyse berechnen. Auch die Schwingungsphase lässt sich exakt kontrollieren. Damit ist es den Angaben zufolge sogar möglich, donut-fömige Lichtstrahlen mit einem Loch in der Mitte herzustellen.

Licht wird in vielen Technologien genutzt, vom Fernsehen über die Handykamera bis hin zur Internet-Glasfaser. „Unsere neuen Kontroll- und Analyse-Pixel könnten daher in vielen Bereichen ein nützliches Werkzeug werden“, sagt Norris. Es wäre sogar denkbar, dass diese Pixel ohne Umwege über einen Computer auf ein aufgenommenes Bild reagieren und entsprechende Lichtmuster aussenden könnten.

Als kurzfristigeres Ziel nennt Norris die Erweiterung der Methode auf eine Matrix aus mehreren Fourier-Pixeln. Damit könnten dann komplexe Kamera-Display-Geräte realisiert werden, die wie herkömmliche Kameras oder Displays mit einer Vielzahl von Pixeln arbeiten. Zu dieser Forschung wurde ein Patentantrag eingereicht, der für den diesjährigen Spark Award nominiert ist. ce/mm