Modulace, manipulace, přesnost: plošné světelné modulátory pro průmysl a výzkum

Modulátor plochého světla hodnoticí sada. © Fraunhofer IPMS / Hodnoticí sada zákazníka pro prostorový modulátor světla. © Fraunhofer IPMS

Mikrospiegelarray-Flächenlichtmodulator im Keramikgehäuse; 512 x 320 einzeln adressierbare 2-Achsen-Kippspiegel mit 48 μm Pixelgröße. © Fraunhofer IPMS / Räumlicher Lichtmodulator-Mikrospiegel-Array in Keramikgehäuse; 512 x 320 einzeln ansprechbare 2-Achsen-Kipp-Spiegel mit 48 μm Pixelgröße. © Fraunhofer IPMS

Mikrospiegel-Array-Flächenlichtmodulator mit einer Million Einzelspiegeln. © Fraunhofer IPMS / Sven Döring / Spatial light modulator micromirror array with one million individual mirrors. © Fraunhofer IPMS / Sven Döring

V důsledku rostoucí miniaturizace a složitosti v polovodičovém průmyslu, ale také v mnoha dalších technických odvětvích a průmyslech, jsou požadovány vysoce přesné a efektivní možnosti projekce světla, zpracování materiálů nebo vysílání optických signálů – a to s přesností v nanometrovém rozsahu při současně vysokých rychlostech programování. Povrchové světelné moduly Fraunhofer IPMS umožňují díky na míru přizpůsobeným nakláněcím a snižovacím zrcadlovým systémům již dnes aplikace v oblasti polovodičové technologie a mají potenciál stát se klíčovými komponenty pro budoucí použití v zpracování materiálů, 3D holografii v zobrazovací technologii nebo zobrazování v biomedicíně.

U povrchového světelného modulu se na jednom polovodičovém čipu nachází několik milionů zrcadel. Tato malá zrcadla tvoří takzvanou mikro-zrcadlovou mřížku a mohou být, podle typu zrcadla, individuálně nakloněna podél jedné nebo dvou os nebo jednotlivě snížena. Tím mohou řídit světlo podle směru, intenzity nebo fáze a manipulovat s ním. Povrchové světelné moduly jsou vhodné pro různé oblasti použití a jsou přizpůsobitelné podle jejich aplikace.

1-osa nakláněcí zrcadla umožňují strukturované osvětlení ploch a tvorbu programovatelných vzorů. Projekce vzorů v různých odstínech šedi nachází uplatnění v mikrolitografii. Tam jsou vzory přenášeny pomocí světelné projekce na speciální fotolaky a tím jsou do materiálu vkládány přesné struktury. Zejména v oblasti světelné modulace v ultrafialové a hluboké ultrafialové oblasti má Fraunhofer IPMS rozsáhlé odborné znalosti. Ovládání světla pomocí 1-osa nakláněcích zrcadel umožňuje také cílené osvětlení pod mikroskopem a tím šetrné vyšetření světelně citlivých vzorků.

Pomocí povrchových světelných modulů jsou světelné paprsky koncentrovány tak, že vznikají silné laserové skvrny. 2-osa nakláněcí zrcadla lámou dopadající světlo do řady světelných svazků a umožňují přesné řízení jejich směru s minimálními ztrátami světla. Proto jsou ideální pro aplikace, kde jsou potřeba vysoké světelná intenzita nebo vysoké výtěžky světla, například laserová ablace nebo gravírování.

Snímací zrcadlové pole mohou vytvářet holografické 3D obrázky, které jsou navíc v reálném čase měnitelné. Jsou slibnými klíčovými komponenty pro skutečné holografické 3D hlavičkové displeje. Vysoce přesná technologie snímacích zrcadel nabízí také možnosti použití v oblasti adaptivní optiky nebo pro tvorbu optických pinzet.

Jednoduchý přenos technologie a inovativní koncepty pro zákazníky a uživatele

Pro usnadnění přenosu technologie systémů do příslušných aplikací nabízí Fraunhofer IPMS svým zákazníkům hodnotící sady s 64k (256x256) zrcadly, které obsahují buď nakláněcí nebo snižovací zrcadlové pole. Sada zahrnuje kromě samotného mikro-zrcadlového čipu také kompletní řídicí elektroniku vyvinutou Fraunhofer IPMS včetně softwaru; je k dispozici podpora pro optimální provoz.

Na konferenci SPIE Photonics West představí Fraunhofer IPMS v rámci přednášky první výzkumné výsledky vývoje vysoce integrované mikro-zrcadlové pole 512x320 s novým konceptem akčního členění „Piston-Tip-Tilt“. To v budoucnu otevře nové možnosti řízení fáze vlnové fronty až do středního infračerveného pásma.

Komplexní nabídka bude představena na SPIE Photonics West

Fraunhofer IPMS se od 25.01. do 30.01.2025 zúčastní konference a veletrhu pro fotonické technologie – SPIE Photonics West – v San Franciscu a představí své výzkumné práce jak prostřednictvím řady exponátů a makromodelů na výstavním stánku (hala F, stánek č. 4623), tak v rámci přednášek. Schůzky s experty v oblasti povrchových světelných modulů, mikroscannerů a mikrodisplejů je možné ihned rezervovat na webových stránkách Fraunhofer IPMS.