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3.1. Beugungseffizienz 35
Materialauswahl erfolgt in der Zusammenfassung am Ende des Kapitels.
3.1 Beugungseffizienz
Der in Kapitel 2 eingeführte Begriff der Beugungseffizienz ist dort als Anteil der von der
Referenz- auf die Signalwelle übertragenen Leistung definiert (Gl. 2.23). Damit sind bei
der (Weißlicht-) Rekonstruktion von Hologrammen die Beugungseffizienz und die spektrale
Bandbreite ein direktes Maß für die nutzbare Lichtleistung der einfallenden Referenzwelle
und ein wichtiges Kriterium für die Auswahl der verwendeten Materialien.
Die maximal erreichbare Beugungseffizienz hängt vom Modulationsparameter ν (Gl. 2.28)
und somit vom Produkt aus Dicke des Gitters (d) und verfügbarer Brechungsindexmodulation
(∆n) ab.
Die Bandbreite hingegen steigt zwar mit verfügbarem ∆n, fällt jedoch für dickere Hologramme,
wie in Kapitel 2 dargestellt. Ideal für die holografischen Aufprojektionsschirme
wäre daher eine möglichst hohe Brechungsindexmodulation zur Herstellung dünner, breitbandiger
Reflexionshologramme mit hoher Beugungseffizienz.
Im Folgenden werden die Materialien zunächst bezüglich ihrer erreichbaren Beugungseffizienz
η charakterisiert. Diese wird bei allen Materialien über das Verhältnis von gebeugter
Intensität I zur ursprünglich einfallenden Intensität I 0 gemessen:
η = I I 0
Zur Bestimmung der optimalen Belichtungsdosis werden ganze Messreihen der Beugungseffizienz
in Abhängigkeit von der Belichtungsdosis ausgewertet. Dazu wurde für jedes zu
untersuchende Material eine große Anzahl holografisch optischer Elemente (HOE) belichtet
und vermessen. Um Aussagen über ideale Belichtungsparameter zu erhalten, wurden für
jede Material- und Wellenlängenkombination mindestens 50 Hologrammaufnahmen durchgeführt.
3.1.1 Aufnahmesystem für holografisch-optische Elemente
Für die beschriebene Aufgabenstellung wurde ein automatisiertes Messverfahren für HOE
entworfen[36] und aufgebaut. Dieses erlaubt es, vor der Aufnahme Referenz-, Objektwinkel
und den verwendeten Laser festzulegen und gleichzeitig die in das Substrat einbelichtete
Gesamtdosis lokal zu variieren. Diverse Substrathalter erlauben dabei die Verwendung
verschiedenster Substratgrößen (bis einschließlich 500mm x 200mm).
Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Aufnahme von bis zu einigen Dutzend
Hologrammen auf einem einzelnen Substrat, ohne dass Eingriffe von außen notwendig
sind. Durch entsprechend programmierte Wartezeiten werden Luftbewegungen und Vibrationen
minimiert, welche das Ergebnis ansonsten verfälschen könnten. Weiterhin wurde der