Kort efter att den första lasern konstruerats år 1960 insåg många dess stora potential. Men det tog drygt tjugo år innan lasern fann vägen in i våra hem. Det skedde i och med CD-tekniken, i vilken små diodlasrar på ett raffinerat sätt samverkar med mikrooptik. Denna lyckade kombination kan förväntas komma till nytta i många nya system framöver.
Fördelar med dessa system är att de kan göras små, billiga och effektiva. Mikrooptiken kan utformas antingen refraktiv, det vill säga med jämnt krökta ytor som traditionen bjuder, eller diffraktiv, i form av mikroreliefstrukturer. Många av genombrotten för denna senare teknik har utvecklats på Chalmers och nu tillhör forskargruppen världseliten. Sverker Hård har varit med från början och medger, om än motvilligt, sin del i framgången.
– Diffraktiv optik handlar om att låta ljuset passera ett slags datorberäknade hologram, där krångliga strukturer etsats in i tunna små plattor. Resultatet blir en grund reliefstruktur med ett djup på ungefär en mikrometer, ungefär detsamma som ljusets våglängd. På så sätt kan man styra ljuset, vinkla av eller fokusera det i stort sett hur som helst. Vi räknar fram och skräddarsyr reliefen som sedan tillverkas med mikroelektronisk teknik, säger han.
De små elementen, som ibland kallas kinoformer, är användbara överallt där någon slags styrning av fotoner krävs och där litenhet och exakthet är viktigt.
Diffraktiva optiska element skapade i CD-skiva, den senare tillverkad medelst konventionell formsprutning. Bilden demonstrerar hur en infallande laserstråle effektivt delas upp i sexton delar av ett diffraktivt element.
Redan på 1980-talet började Sverker Hård och de andra i forskargruppen på Chalmers ana den diffraktiva optikens möjligheter. Sedan följde år av utveckling och tester. De har länge haft kontakt med andra forskare både inom och utom Chalmers, vissa med specifik inriktning, till exempel mätteknik inom ögonmedicin på Sahlgrenska och militära ändamål på Totalförsvarets forskningsinstitut, foi. Sedan länge samarbetar man också med de framgångsrika vätskekristallforskarna på Chalmers. Sverker Hård ser stora framtida möjligheter.
– Internt inom forskningen finns det gott om tänkbara användningsområden, men ännu har diffraktiva optiska element inte nått ut i samhället i någon större utsträckning.
Men ju mer optik och elektronik samverkar, desto större lär behovet bli, till exempel för kopplingar inom telekom, biosensorsystem eller utveckling av nya datorstrukturer med krav på snabba parallella processer.
Exempel på två av 64 diffraktiva optiska element, vilka används i en snabb, laserbaserad sex-bitars analog/digitalomvandlare. Relieferna är uppmätta med atomkraftsmikroskop.
Sverker Hård har i och med sitt mångåriga engagemang i groddföretaget Radians Innova ab1 på nära håll sett konsekvenserna av de våldsamma börssvängningarna inom telekomsektorn.
– Företaget startades en gång för att ta till vara kunnande inom laserteknik som fanns på Chalmers, och det har trots allt klarat sig ganska bra. Anledningen till att företaget finns kvar idag är med all sannolikhet att det till skillnad från många andra företag i branschen har verkliga produkter, bland annat en våglängdsavstämbar laser som används inom telekom.
Kunskap är väsentligt för att företag ska vilja pröva en ny teknik som diffraktiv optik, menar Sverker Hård. En före detta doktorand på avdelningen arbetade på abb och hade därför nära till tanken på diffraktiva element som lösning på problem. Detta ledde till utveckling av en snabb strömbrytare för högspänning, där, med hjälp av diffraktiv optik, en laserstråle ges ett linjeformat fokus, vilket skapar en elektriskt ledande kanal i en gascell. Men om det ska bli någon riktig fart på hjulen tror han att det krävs framtagande av helt nya tekniska system som från början bygger på diffraktiv optik. Grogrunden för detta är också vad som pågår intensivt på Chalmers.
– Tidigare handlade det mer om att vi i vår grupp utvecklade beräkningsmetodik och tillverkningsteknik för en viss egen applikation. Men nu måste vi tänka på att utveckla vår del helt integrerat, tillsammans med andra forskare från till exempel mikroelektronik. Det är naturligtvis krävande men väldigt roligt, och jag tror att just denna integrering kommer att visa sig fruktbar när det gäller att få tekniken att verkligen slå igenom.
En av fördelarna med diffraktiva element är att de kan tillverkas billigt.
– De går att tillverka i olika material, till exempel metall och kisel men även plast. Med hjälp av en slags avgjutning av ett diffraktivt original kan de sedan massproduceras. Den elektronstrålelitografen som tillverkar originalet är mycket dyr och därför blir tillverkningskostnaden för originalet också hög, men om man sedan kan göra 10 000 kopior billigt så blir priset per enhet i slutändan lågt.
Sverker Hård avled 2004.
Intervjun gjordes 2002 av Sofie Hebrand för skriften Ny kunskap.