Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS

Das Fraunhofer IPMS im Profil

Kernkompetenzen

Aktive Mikrooptische Komponenten und Systeme

Flächenlichtmodulatoren

Flächenlichtmodulatoren des Fraunhofer IPMS bestehen aus einer Anordnung von Mikrospiegeln auf einem Halbleiterchip, wobei die Spiegelanzahl anwendungsspezifisch von einigen hundert bis zu mehreren Millionen Spiegeln variiert. Hierbei kommt in den meisten Fällen ein hochintegrierter anwendungsspezifischer elektronischer Schaltkreis (ASIC) als Basis der Bauelementearchitektur
zum Einsatz, um eine individuelle analoge Auslenkung jedes Mikrospiegels zu ermöglichen. Das Fraunhofer IPMS entwickelt darüber hinaus Ansteuerelektronik für Spiegelarrays inklusive Software. Die Einzelspiegel können je nach Anwendung individuell gekippt oder abgesenkt werden, so dass ein flächiges Muster entsteht, mit dessen Hilfe z. B. definierte Strukturen projiziert werden. Hochauflösende Kippspiegelarrays mit bis zu 2,2 Millionen Einzelspiegeln werden von unseren Kunden als hochdynamische programmierbare Masken für die optische Mikrolithographie im Ultraviolett-Bereich eingesetzt. Spiegelabmessungen liegen hier bei 10 μm oder größer. Durch das Auslenken der Mikrospiegel werden die Strukturinformationen mit hoher Bildrate in den Fotolack übertragen. Weitere Anwendungsfelder liegen in der Halbleiterinspektion und -messtechnik sowie in der Laserbeschriftung, -markierung und -materialbearbeitung. Senkspiegelarrays finden u. a. Anwendung in der Wellenfrontformung in adaptiv-optischen Systemen. Diese Systeme können Wellenfrontstörungen in weiten Spektralbereichen korrigieren und so z. B. die Wiedergabequalität
von Bildern verbessern. Im Vergleich zu alternativen flüssigkristallbasierten Technologien können hierfür mit Mikrospiegeln deutlich höher Modulationsfrequenzen erzielt werden. Weitere Anwendungsbereiche sind die Augenheilkunde, Astronomie und Mikroskopie sowie die räumliche und zeitliche Laserstrahl- und Pulsformung.

Mesoskopische Aktoren und Systeme

Bezüglich »Mesoskopische Aktoren und Systeme « (MESYS) arbeiten wir an einer neuartigen Klasse elektrostatischer Biegeaktoren. Das neue Konzept ermöglicht Designs von Mikrosystemen, die mit herkömmlichen elektrostatischen Mikroaktoren bisher nicht realisierbar waren. Eine gesteuerte – aktiv veränderbare – Krümmung von Mikrobalken und -platten war bisher nur den thermomechanischen oder piezoelektrischen Aktoren vorbehalten. Mit der neuen Klasse werden nun auch elektrostatisch krümmbare Aktoren möglich. Mit entscheidenden Vorteilen: Denn elektrostatische Aktoren können mit reinen CMOS-Prozessen
hergestellt werden, verfügen über einen hohen Dynamikbereich und benötigen eine geringe elektrische Leistungsaufnahme. Dies macht sie für die Deformation von Mikrobauteilen gegenüber alternativen Techniken attraktiv und stellt einen entscheidenden Vorteil in der kommerziellen Verwertung des damit realisierten Mikrosystems dar. In den vergangenen Jahren wurden die Grundlagen
und Technologien der neuen Aktorklasse vollumfänglich evaluiert. Technologien wurden für Bewegungen aus der Chipebene heraus, aber auch für Bewegungen in der Chipebene entwickelt und validiert. In einem weiteren Schritt gilt es nun zu demonstrieren, in welchem Einsatzgebiet diese Aktoren ihr volles Potenzial unter Beweis stellen können. Hierfür wurde mit zwei entscheidenden Arbeiten begonnen. Zum einen sollen die Aktoren für Mikropumpen, Mikroventile und -dosiersysteme eingesetzt werden. Zum anderen wird ein völlig neuer Ansatz siliziumbasierter Mikrolautsprecher untersucht, der in diesem Anwendungsgebiet produktnah entwickelt werden soll.