Licht ist so allgegenwärtig und normal für unser tägliches Leben, so dass wir uns über die Charakteristik des Lichtes kaum Gedanken machen. Doch lohnt es sich hier genauer hinzusehen.
Das es sich bei Licht um elektromagnetische Wellen handelt, ist uns aus der Schulzeit noch sehr vertraut. Der für das menschliche Auge sichtbare spektrale Bereich, liegt im Spektrum zwischen 400nm und 700nm. Das heißt, vom kurzwelligen blauen Bereich bis hin zum langewelligen Lichtspektrum, für uns dann sichtbar als rotes Licht. Aber auch außerhalb des sichtbaren Spektrums sind elektromagnetischen Lichtwellen in den verschiedensten Wellenlängenbereichen vorhanden. Physikalisch unterteilt man diese Spektralbereiche grob in ultravioletten Bereich (UV), das sichtbare Licht (VIS-Bereich) den infraroten Bereich (IR).
Was alle Bereiche gemeinsam haben: Licht aller Spektralbereiche kann genutzt werden, um Informationen zu transportieren bzw. Licht aller Spektren ermöglicht die Gewinnung von Daten und Informationen.
Das Unternehmen Optics Balzers Jena GmbH, als einer von weltweit 5 Standorten der Materion Precision Optics des Unternehmens Materion Inc., hat sich mit der Entwicklung und Produktion von optischen Filtern einen Namen gemacht. Optische Filter mit deren Hilfe das Licht, im spektralen Bereich vom UV- bis weit in den IR-Bereich, anwendungsspezifisch beeinflusst wird.
Wie entstehen diese Filter? Mittels Dünnfilm-Beschichtung werden verschiedenste Materialen auf optisch transparenten Substraten, abgeschieden. Dieser Prozess wird umgangssprachlich auch als „Bedampfen“ bezeichnet. Denn tatsächlich werden in einigen Verfahren Materialien thermisch verdampft und lagern sich auf den entsprechenden Substraten ab.
Die Dicke der einzelnen Schichten beträgt dabei manchmal nur einige Nanometer. Zum Vergleich, ein menschliches Haar hat ca. eine Dicke von 100µm – also das 100 bis 1000fache der so hergestellten Schichten.
Die Schichtsysteme sind so aufgebaut, dass das einfallende Licht, durch die Wechselwirkung mit den Beschichtungsmaterialien, in seiner Ausbreitung beeinflusst wird. Diese Wechselwirkung bewirkt, basierend auf den physikalischen Gesetzen wie z.B. Beugung, Absorption und Reflexion, eine gezielte Manipulation des einfallenden Lichtes. Nur der für die Applikation benötigte Teil des Spektrums, wird im fertigen Produkt transmittiert. So können aus dem gesamten Spektrum an Licht einzelne Bereiche, welche für die jeweilige Anwendung von Interesse sind, „herausgefiltert“ werden.
Aber nicht nur das Filtern von spektralen Bereichen stellt eine mögliche Anwendung dar. Auch kann Licht, auf Basis der oben genannten physikalischen Prinzipien, noch ganz anderweitig beeinflusst werden. Licht kann in verschiedene Polarisationsrichtungen aufgespaltet werden. Während sich einige Wellen horizontal ausbreiten, breiten sich andere Wellen nur vertikal aus. Jede dieser Wellenform kann eine unterschiedliche Information transportieren. Die Trennung und Vereinigung beider Wellenformen, wird ebenfalls durch optische Filter ermöglicht. Schnell wird deutlich wie komplex das Thema der optischen Filter sein kann und welche Vielzahl von Applikationen mittels der Beschichtungstechnologie der Optics Balzers Jena GmbH realisiert werden können.
Optische Filter werden genutzt, um die Sicherheitsmerkmale an Banknoten zu prüfen. Barcode-Scanner überprüfen mit Hilfe optischer Filter die Kombination des Strichcodes in Millisekunden. Um Fehler beim Scannen zu vermeiden, unterdrückt ein entsprechender Filter das Umgebungslicht. Somit erhält der Sensor nur die Informationen, welche zur Informationsgewinnung wesentlich sind. Messsysteme in der Biomedizin werden mit Fluoreszenzfiltern ausgerüstet. Diese ermöglichen die Detektion von Viren und Bakterien. Eine Anwendung, die sich speziell durch die COVID-19 Pandemie sehr schnell und intensiv entwickelt hat. Jedem geläufig ist inzwischen die Bezeichnung PCR-Test. Auch dieser basiert auf einer optischen Technologie.
Das Kartografieren und die Beobachtung der Erde aus dem Weltraum wäre ohne optische Filter nicht denkbar. So sind wir stolz darauf, dass unsere Filter - nach zum Teil mehrjährigen Qualifizierungsprozessen - in verschiedenen Satellitenmissionen zum Einsatz kommen. Diese ermöglichen die Ermittlung von Daten, welche zur Wetteranalyse ebenso verwendet werden, wie für die Beurteilung z.B. der Luftqualität oder der Bodenfeuchtigkeit.
Applikationen finden sich in allen Bereichen des täglichen Lebens. Ob bei Lösungen für das autonome Fahren, in der optischen Messtechnik, zur medizinischen Diagnostik. Optische Filter sind und werden immer mehr ein wesentlicher Bestandteil der modernen Automatisierung und Bildgebung.
Optics Balzers Jena GmbH blickt inzwischen auf eine fast 25-jährige Firmengeschichte zurück. Was als Ausgründung aus dem Fraunhofer Institut für Optik und Feinmechanik (IOF Jena) begann, hat sich inzwischen zu einem weltweit anerkannten Unternehmen entwickelt. Mittlerweile sind am Standort in Jena ca. 100 Mitarbeiter mit der Entwicklung und Produktion optischer Lösungen betraut. Die ungebrochene Nachfrage nach optischen Lösungen spiegelt sich im Wachstum des Unternehmens eindrucksvoll wider.
Wir möchten Ihnen unsere Lösungen und Fähigkeiten anlässlich der „Langen Nacht der Wissenschaften“ vorstellen und laden Sie ganz herzlich ein, uns am Standort zu besuchen.
