Japan gehört weltweit zu den führenden Nationen im Bereich Halbleiterfertigung, Medizintechnik und Präzisionsoptik- alles Felder, in denen Flächenlichtmodulatoren (SLMs) als entscheidende Komponenten für die Lichtsteuerung dienen. Das Fraunhofer IPMS trägt mit seiner Forschung maßgeblich zur Weiterentwicklung dieser Schlüsselindustrien bei. SLMs ermöglichen die gezielte Modulation von Lichtintensität, Richtung und Phase – auf Mikroebene und mit höchsten Geschwindigkeiten. Für den japanischen Markt ergeben sich daraus konkrete Potenziale, insbesondere für Unternehmen in den Bereichen Lithografie, Mikroskopie, adaptive Optik und holografische Displays.
Auf der Messe Photonix in Japan werden Evaluation-Kits vorgestellt, die Arrays mit 64.000 individuell ansteuerbaren Mikrospiegeln (256 x 256 Pixel) enthalten. Je nach verwendetem Aktuator können diese Mikrospiegel verkippt oder vertikal ausgelenkt werden. Diese Erweiterung macht die Kits vielseitig einsetzbar und ermöglicht es Entwicklern, mehrere Spiegelarchitekturen auf einer einheitlichen Plattform zu testen.
»Normalerweise sind für unterschiedliche Spiegeltechnologien auch unterschiedliche Ansteuersysteme erforderlich«, erklärt Dr. Michael Wagner vom Fraunhofer IPMS. »Unsere Kits erlauben es, verschiedene Mikrospiegeltypen auf einem zentralen System zu evaluieren – eine Besonderheit, die wir auch dem japanischen Markt anbieten.«
Die Kits sind für Anwendungen im ultravioletten, sichtbaren und nahinfraroten Spektralbereich einsetzbar – ein Pluspunkt unter anderem für Verfahren in der Halbleiter- und Medizintechnik, in Japan prominent vertretene Branchen. Auch ein Einsatz von Fraunhofer IPMS Bauelementen im Deep-UV-Bereich ist möglich.
Die Steuerung der Spiegel erfolgt mit hochentwickelter Elektronik, die Modulationsfrequenzen im Kilohertzbereich ermöglicht. Dies eignet sich besonders für Anwendungen, die einen schnellen Musterwechsel erfordern. Die nanometergenaue Kalibrierung der Spiegel erlaubt eine präzise nahezu kontinuierliche Kipp- oder Senkbewegung. Das vollständige Kit umfasst die Steuerelektronik, den Mikrospiegelchip sowie passende Softwarelösungen und Integrationssupport.
Hochpräzise Lichtmodulation für die japanische Industrie und Forschung
Die Entwicklungen in diesem Bereich eröffnen in Japan eine Vielzahl von vielversprechenden Anwendungsmöglichkeiten, die großes Potenzial für zukünftige Innovationen bieten. In der Mikroskopie könnte die präzise Steuerung von 1-Achsen-Kippspiegeln zu einer selektiven und hochauflösenden Probenbeleuchtung führen, die neue Maßstäbe in der Bildgebung setzt. In der Halbleiterindustrie bieten hochpräzise Modulationsmethoden im UV- und Deep-UV-Bereich das Potenzial, Lithografieprozesse weiter zu perfektionieren.
Auch in der Materialbearbeitung ergeben sich durch verlustarme Lichtumverteilung mit 2-Achsen-Kipp-Spiegeln Chancen für eine deutlich verbesserte Effizienz. Im Bereich der 3D-Holografie können zukünftig realistische, räumliche Darstellungen durch präzise Phasenmodulation unter dem Einsatz von Senkspiegeln auf ein neues Level gehoben werden. Bisherige 2D-Darstellungen können lediglich durch visuelle Spezialeffekte einen Tiefeneffekt erzeugen.
Besonders in den Bereichen 3D-Displays z.B. in Form von Head-up-Displays können diese Entwicklungen maßgeblich zur Schaffung innovativer Lösungen beitragen.
In der Astronomie und Quantencomputing eröffnen sich mit Senkspiegel-basierter adaptiver Optik, die zur einer schnellen Phasenkorrektur und/oder Erzeugung von sogenannten optischen Fallen eingesetzt werden kann, spannende Perspektiven für wissenschaftliche Durchbrüche.
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Weiterführende Links
👉 www.ipms.fraunhofer.de
Foto: Fraunhofer IPMS
