Phasenmasken

Phasenmasken sind transparente optische Elemente, die eine räumlich verteilte Phase des einfallenden Lichtstrahls bewirken. Im Gegensatz zu Amplitudemasken verändern sie überwiegend die Intensität nicht, sondern modifizieren den Wellenfrontverlauf. Die lokale Phasenverschiebung φ(x,y) hängt von der Dicke t(x,y) des Maskenmaterials, seinem Brechungsindex n und der Lichtwellenlänge λ ab. Durch geeignete Musterung lässt sich das fokale oder gerichtete Lichtfeld gezielt gestalten. Phasenmasken können entweder diskrete Phasenwerte (z. B. 0 und π in Binär-Phasenmasken) oder kontinuierliche Phasenverläufe erzeugen. Sie werden oft als Diffraktive Optische Elemente oder als dünne Schichtstrukturen realisiert; moderne Lösungen nutzen auch Flüssigkristall- oder Mehrschicht-Designs.

Anwendungen: In der Halbleiterlithografie dient die Phase Shift Masking dazu, störende Interferenzen zu unterdrücken und Kontrast sowie Auflösung von eng beieinanderliegenden Merkmalen zu verbessern. In der Astronomie kommen Phase-Masken-Koronagraphen zum Einsatz, um das Licht eines hellen Sterns zu modifizieren und nahegelegene fainter Objekte zu detektieren. In der Mikroskopie finden Phasenmasken oder Phasenplatten in Phasenkontrast-Ansätzen eine Rolle, um Phasenunterschiede im Probenlicht sichtbar zu machen. In der holographischen Optik ermöglichen Phase-only Hologramme eine Umkodierung von Amplitude in Phase.

Nachteile: Phasenmasken sind wellenlängenabhängig; ihre Wirksamkeit lässt mit Abweichungen von λ stark nach, daher oft für eine enge Spektralbandbreite konzipiert. Die Herstellung erfordert hohe Präzision bei Dicke und Oberflächenqualität.