Videotelefonie mit Hologrammen: Universität Stuttgart arbeitet an den Grundlagen

Durch die Corona-Krise sind Online-Meetings, insbesondere Videotelefonate bzw. Videokonferenzen immer stärker in Mode gekommen. Auch nach der Pandemie dürfte es dabei bleiben, dass viele Unternehmen verstärkt Home-Office gewähren und natürlich auf Remote-Schaltungen setzen. Doch da gibt es noch Optimierungsbedarf, um die Kommunikation in Teams dynamischer und persönlicher zu machen. Hier liegt Potenzial in Hologrammen. Genau daran arbeitet man derzeit an der Universität Stuttgart.

Es handele sich laut den Forschenden um einen völlig neuen Ansatz, der auf elektrisch schaltbaren plasmonischen Nanoantennen aus Polymeren basiert. Bewegte Hologramme in Echtzeit ließen sich dadurch zu realisieren. Der begrenzende Faktor sei hier bisher die Auflösung: Holographische Bilder erfordern eine Auflösung von 50.000 dpi (Pixeln pro Inch). Für eine solche Auflösung müsste man die Pixelgröße auf einen halben Mikrometer verkleinern. Das ist mit herkömmlichen Flüssigkristallbildschirmen (LCDs) nicht möglich.

Metaoberfläche mit schaltbaren plasmonischen Nanoantennen. Der Lichtstrahl kommt von unten. Links: Bei angelegter Spannung von -1 Volt sind die Antennen transparent geschaltet und der Lichtstrahl geht unbeeinflusst hindurch. Rechts: Die Antennen sind optisch metallisch geschaltet (Spannung +1 Volt), der Lichtstrahl wird zur Seite abgelenkt.
Foto: Universität Stuttgart/PI4, Julian Karst

Bei Spannungen zwischen plus und minus 1 Volt in einem Elektrolyten schalten die optischen Eigenschaften des Materials zwischen metallisch reflektierend und glasartig durchsichtig hin und her, und das mit Videoraten von 30 Hertz. Die Nanoantennen seien laut den Forschern weniger als 400 Nanometer (0,4 Mikrometer) groß und nur wenige zehn Nanometer dick. Dabei hätten diese Techniken auch für Smartphone-Kameras oder Sensoren im Bereich des autonomen Fahrens Bedeutung.

In Zukunft will man sogar jeden einzelnen Pixel ansteuern, um die Hologramme nach Belieben ändern zu können. Es gibt auch noch weitere Herausforderungen: So müssen die optischen Eigenschaften vom nahen infraroten Spektralbereich ins sichtbare Spektrum geschoben werden. Das erfordert noch interdisziplinäre Forschung. Am Ende sollen AR- und VR-Brillen stehen, welche holographische Kommunikation möglich machen.

Quelle: Universität Stuttgart