Wer künftig vor dem Fernseher sitzt, dem begegnen die Helden der Filme zum Greifen nah, dreidimensional und mitten im Raum. Ganz ohne lästige Spezialbrille und mit besserer Schärfe und Tiefenwirkung, als dies bisher schon möglich ist. Das jedenfalls ist die Vision von Elektronikkonzernen wie LG aus Südkorea.

Um sie Realität werden zu lassen, hat sich das Unternehmen mit hochkarätigen Forschungsinstitutionen zusammengetan, die die hierfür benötigte spezielle Lasertechnologie entwickeln. In dem Projekt DisKo, das von der Koreanischen Regierung zunächst von 2012 bis 2015 finanziert wird, kooperiert LG unter Leitung des Korea Electronics Technology Institute (KETI) mit dem koreanischen Unternehmen QSI und dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), das weltweit führend ist in der Technologie von kompakten Diodenlasersystemen.

Der Technologiesprung im 3D-Effekt soll durch Holografie möglich werden. Mit diesem Abbildungsverfahren können auch Abstände im Raum bestimmt werden, indem registriert wird, in welcher Phase seiner Wellenbewegung das Licht auf ein Objekt trifft. Das funktioniert aber nur mit sehr gutem Laserlicht, weil nur das die nötige Kohärenz besitzt.

»Dafür werden möglichst kompakte und leistungsstarke Laser gebraucht, die eine sehr gute Strahlqualität haben und eine schmale spektrale Bandbreite«, sagt Katrin Paschke, die Projektleiterin von Seiten des FBH. »Alle diese Eigenschaften unter einen Hut zu bekommen, ist gar nicht so einfach, noch dazu bei drei verschiedenen Lasertypen.«

Denn für das Fernsehen werden sogenannte RGB-Lichtquellen gebraucht und noch ist die Laser-Technologie nicht für alle diese Farben gleich weit entwickelt.

Halbleiterlaser erfüllen die Anforderungen klein, kompakt und leistungsstark. Für die 3D-Fernseher gilt es, Strahlqualität und Kohärenzlänge noch weiter zu verbessern. Dafür arbeiten die FBH-Forscher mit einem Gitter, das als Wellenlängenfilter operiert und so eine bestimmte Wellenlänge verstärkt und die anderen unterdrückt. Um den Laseraufbau möglichst kompakt zu halten, wird auch das Gitter in die Schichtstruktur des Lasers geätzt. »Bei Rot sind wir am FBH weltweit die ersten, die diese Art von Laserchip gut herstellen können«, sagt Paschke.

»Für grünes und blaues Licht sind Halbleiter immer noch eine komplexe Angelegenheit«, betont Paschke. Um auch bei diesem höherfrequenten Licht die gewünschte Qualität zu erzielen, nutzen die FBH-Forscher für diese beiden Spektralbereiche die Frequenzverdopplung.

Prinzipiell sind mit diesen Lasern sehr hohe Leistungen möglich, die allerdings auch zu einer Belastung für das eigene Material werden können: es droht zu schmelzen. »Also erzeugen wir weniger Leistung im Laser selbst und verstärken diese dafür mit einem nachgeschalteten Verstärker, ebenfalls ein Halbleiterkristall«, erläutert Katrin Paschke. Ein Mikroisolator zwischen Laser und Verstärker sorgt außerdem dafür, dass an weiteren optischen Elementen wie Linsen rückgestreute Strahlung blockiert wird, um die spektrale Qualität nicht zu zerstören.

Der Laserchip für das 3D-Fernsehen ist gerade in der Prozesstechnik fertig geworden und wird nun ausgiebig getestet, ebenso der Verstärker. Später wird alles in einem Ensemble von der Größe einer Streichholzschachtel untergebracht sein.

Bis die FBH-Laser ihren Dienst in den neuartigen 3D-Fernsehern versehen, dürften noch einige Jahre vergehen. Um den enormen Rechenaufwand, den die Holografie benötigt, im Rahmen zu halten, soll nicht das gesamte Bild in ein Hologramm umgesetzt werden, sondern nur der Bildausschnitt, den ein Zuseher gerade betrachtet. Wohin er schaut, registrieren Kameras, so dass die Zuschauerzahl zunächst auf fünf beschränkt sein wird.