Metaoberflächen haben das Potenzial, optische Systeme in unserem Alltag grundlegend zu verbessern. Durch eine präzisere Steuerung von Licht ermöglichen sie kompakte und multifunktionale Lösungen. Auf der Hannover Messe demonstrieren Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ein optisches Bauteil, das hochgradig effiziente Lichtsteuerung bei steilen Einfallswinkeln ermöglicht und dabei bisherige Einschränkungen überwindet. Herkömmliche gewölbte Linsen lenken Licht durch Brechung in Glas oder Kunststoff. Sie sind jedoch oft sperrig, schwer und bieten nur begrenzte Kontrolle über Lichtwellen. Metaoberflächen hingegen sind flach und bestehen aus winzigen Nanostrukturen, den sogenannten Metaatomen. Diese beeinflussen Licht auf einer Skala unterhalb der Wellenlänge und ermöglichen eine präzise Steuerung von Phase, Amplitude und Polarisation.
Ein entscheidender Vorteil: Metaoberflächen können mehrere optische Funktionen gleichzeitig übernehmen, wodurch sie klassische Linsen und andere Komponenten ersetzen. Das macht optische Systeme kleiner, leichter und leistungsfähiger. Auch die Herstellung wird effizienter, denn Metaoberflächen werden mit modernen Lithographie- und Ätztechnologien aus der Halbleiterindustrie gefertigt, was eine skalierbare Produktion ermöglicht.
Aufgrund ihrer flachen Struktur eignen sich Metaoptiken besonders für Kameras, Sensoren und Augmented-Reality-Displays, darüber hinaus könnten Robotik und autonomes Fahren, die auf Objekterkennung angewiesen sind, von den technologischen Fortschritten der Metaoptiken erheblich profitieren. (oe)
