Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

Forschung — 41 Abb. 2. Simulation der Konvertierung von linear polarisiertem Licht in Kristallen (oben) und Vergleich mit experimentellem Befund aus Izdebskaya et al., Opt. Express 17, 18196 (2009). Anisotrope Medien kommen in der Optik- modellierung durch Kristalle aber auch durch stressinduzierte Doppelbrechung vor. Wir haben rigorose Methoden entwickelt, um elektromagne- tische Felder durch Kristalle zu propagieren. Dabei sind keine beschränkenden Annahmen über die Kristallachsen nötig. Darüber hinaus haben wir anisotrope Schichtsysteme analysiert, zum Bei- spiel im Zusammenhang mit Laserkristallen. Die Modellierungstechniken können als Methoden im Field Tracing eingesetzt werden und ermöglichen damit die physikalisch-optische Modellierung von Systemen, die Kristalle und andere anisotrope Komponenten beinhalten. Wir haben diese Me- thoden für verschiedene Anwendungen einge- setzt, zum Beispiel zur Modellierung der Konversi- on von Polarisation, der Erzeugung von optischen Phasendislokationen und lokal polarisiertem Licht und in der Magnetooptik. Kristalloptik Die Kombination von Wellenleiterplatten, in denen das Licht durch Totalreflexion geführt wird, mit Gittern auf den Stirnflächen, stellt aktu- ell einen heißen Kandidaten für die Implementie- rung von Brillen für Mixed und Augmented Reali- ty dar. Darauf wird das Licht einer bildgebenden Einheit in den Wellenleiter eingekoppelt und zu einer virtuellen Austrittspupille gelenkt, wobei eine möglichst große Austrittspupille erreicht werden soll. Durch die Einbeziehung der Gitter muss die Polarisation des Lichtes mitberücksich- tigt werden und die Gittereffekte durch eine rigo- rose Gittersimulation einbezogen werden. Dies führt im Ergebnis zu einer nicht-sequentiellen Kopplung verschiedener Simulationsmethoden der physikalischen Optik. Unser Ansatz des Field Tracings hat sich für diese Anwendung als be- sonders leistungsfähig erwiesen und wurde in der Software VirtualLab Fusion der Firma Light- Trans implementiert. Abb. 3. Typischer Lichtverlauf in einem Wellenleiter für die Anwendung in VR und AR: Das Licht wird über ein Gitter in einen Wellenleiter eingekoppelt und dann über Totalreflexion und weiteren Gittern zum Auge geführt, wo es dann wieder über ein Gitter ausgekoppelt wird. Software Wyrowski VirtualLab Fusion „VR and AR Software Package“, www.lighttrans.com S. Zhang, D. Asoubar, C. Hellmann, F. Wyrowski, Appl. Opt. 55 (3), 529-538 (2016) S. Zhang, C. Hellmann, F. Wyrowski, Appl. Opt. 56 (15), 4566-4576 (2017) Mixed und Augmented Reality Glasses Experimental measurements