Motivation

Die Optische Kohärenztomographie (OCT) ist eine äußerst leistungsfähige Methode zur 3D-Bildgebung. Beispielsweise in der Augenheilkunde werden ca. 100 Mio. OCT-Messungen pro Jahr durchgeführt. Dabei wird die Eindringtiefe des verwendeten Lichts mit Wellenlängen von 800 – 1500 nm im Wesentlichen durch Streuung im zu messenden Material limitiert, so dass OCT-Messungen an klinisch oder industriell relevanten, stark streuenden Materialien derzeit nur sehr begrenzt möglich sind. Die Eindringtiefe in solche Materialien kann durch die Nutzung längerer und dadurch deutlich weniger streuender Wellenlängen, z.B. im mittleren Infrarot (MIR), erheblich vergrößert werden. Technologisch benötigen MIR-Detektoren jedoch eine aufwendige kryogene Kühlung, sind stark rauschbehaftet und erheblich teurer als Silizium-basierte Detektoren für den Nahinfrarotbereich (NIR).

Ziele und Vorgehen

Ziele des Vorhabens sind die Entwicklung und der Aufbau eines Demonstratorsystems für die 3D-Quanten-Bildgebung mittels optischer Kohärenztomographie im mittleren Infrarot. Durch den Einsatz verschränkter Photonen werden dabei keine Detektoren im MIR benötigt, da die Messinformationen vom MIR auf gut detektierbare Photonen im NIR übertragen werden. Kern des Vorhabens ist die Entwicklung eines auf diesem Quanteneffekt basierenden, ultrakompakten Messkopfes, der einen Chip-Diodenlaser, mikrooptische Elemente, nichtlineare optische Kristalle und ein Interferometer umfasst. Erste Pilotanwendung ist die Qualitätssicherung bei der Herstellung technischer Keramikbauteile, für die es derzeit kein inlinefähiges, optisches Verfahren zur zerstörungsfreien Erfassung innenliegender, funktionsrelevanter Strukturen gibt.

Innovation und Perspektiven

Zentrale Innovation des Vorhabens ist die erstmalige Nutzung der Quanteninterferenz von MIR-NIR-Photonenpaaren zur Untersuchung von industriell relevanten, stark streuenden Werkstücken.