Modulatie, manipulatie, precisie: oppervlakte-lichtmodulatoren voor industrie en onderzoek

Vlakverlichtingsmodulator Evaluatie-Set. © Fraunhofer IPMS / Klant evaluatieset voor ruimtelijke lichtmodulator. © Fraunhofer IPMS

Mikrospiegelarray-Flächenlichtmodulator im Keramikgehäuse; 512 x 320 einzeln adressierbare 2-Achsen-Kippspiegel mit 48 μm Pixelgröße. © Fraunhofer IPMS / Spatial light modulator micromirror array in ceramic packaging; 512 x 320 individually addressable 2-axis-tilting mirrors with 48 μm pixel size. © 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

Door de toenemende miniaturisering en complexiteit in de halfgeleiderindustrie, maar ook in vele andere technische sectoren en industrieën, worden hoogprecisie en effectieve mogelijkheden geëist om licht te projecteren, materialen te bewerken of optische signalen te verzenden – en dat met precisie in nanometerbereik bij tegelijkertijd hoge programmeersnelheden. De oppervlaktelichtmodulatoren van het Fraunhofer IPMS maken door op maat gemaakte kantel- en dalingsspiegelsystemen al vandaag toepassingen mogelijk op het gebied van de halfgeleidertechnologie en hebben het potentieel om sleutelfactoren te worden voor toekomstige toepassingen in materiaalbewerking, 3D-holografie in displaytechnologie of beeldvorming in de biomedische sector.

Bij een oppervlaktelichtmodulator bevinden zich miljoenen spiegels op een enkele halfgeleiderchip. De kleine spiegels vormen een zogenaamd microspiegelarray en kunnen, afhankelijk van het type spiegel, individueel gekanteld worden langs één of twee assen of afzonderlijk naar beneden worden bewogen. Hierdoor kunnen ze licht sturen en manipuleren in zijn richting, intensiteit of fase. De oppervlaktelichtmodulatoren zijn geschikt voor diverse toepassingsgebieden en kunnen worden aangepast aan de betreffende toepassing.

1-as kantelspiegels maken gestructureerde belichting van oppervlakken mogelijk en de creatie van programmeerbare patronen. De patroonprojectie in verschillende grijstinten wordt toegepast in de microlithografie. Daar worden patronen via lichtprojectie op speciale fotolakken overgedragen en zo nauwkeurige structuren in het materiaal ingebracht. Vooral in lichtmodulatie in het ultraviolet en diep-ultraviolet gebied beschikt het Fraunhofer IPMS over uitgebreide expertise. De besturing van licht door de 1-as kantelspiegels maakt ook gerichte belichting onder de microscoop mogelijk, waardoor delicate onderzoeken van lichtgevoelige monsters mogelijk zijn.

Door de oppervlaktelichtmodulatoren worden lichtstralen zo geconcentreerd dat sterke laserspots ontstaan. De 2-as kantelspiegels breken invallend licht in een veelheid van lichtbundels en maken nauwkeurige besturing van hun richting mogelijk met minimale lichtverliezen. Ze zijn daarom ideaal voor toepassingen waar hoge lichtintensiteiten of hoge lichtopbrengsten nodig zijn, bijvoorbeeld bij laserablaties of -gravures.

Dalingsspiegelarrays kunnen holografische 3D-beelden genereren die bovendien in realtime kunnen worden aangepast. Ze vormen veelbelovende sleutelfactoren voor echte holografische 3D-head-up-displays. De zeer precieze dalingsspiegeltechnologie biedt daarnaast toepassingsmogelijkheden op het gebied van adaptieve optiek of voor het creëren van optische pincetten.

Gemakkelijke technologische overdracht en innovatieve concepten voor klanten en gebruikers

Om de technologische overdracht van de systemen naar de betreffende toepassing te vergemakkelijken, biedt het Fraunhofer IPMS haar klanten evaluatiekits met 64k (256x256) spiegels aan, die ofwel kantel- of dalingsspiegelarrays bevatten. De set omvat naast de microspiegelchip zelf ook de complete, door het Fraunhofer IPMS ontwikkelde besturings-elektronica inclusief software; ondersteuning voor het optimale gebruik wordt aangeboden.

Op de SPIE Photonics West presenteert het Fraunhofer IPMS tijdens een lezing eerste onderzoeksresultaten in de ontwikkeling van een hooggeïntegreerd 512x320 microspiegelarray met een nieuw »Piston-Tip-Tilt«-actuatorconcept. Hiermee ontstaan in de toekomst nieuwe mogelijkheden voor fasefrontbesturing tot in het midden-infraroodgebied.

Het uitgebreide aanbod wordt gepresenteerd op de SPIE Photonics West

Het Fraunhofer IPMS is van 25.01. tot 30.01.2025 aanwezig op de conferentie en beurs voor fotonische technologieën – de SPIE Photonics West – in San Francisco en presenteert haar onderzoekswerkzaamheden zowel aan de hand van talrijke exposities en macromodellen bij de stand (Hal F, stand #4623) alsook in lezingen. Afspraak met de experts op het gebied van oppervlaktelichtmodulatoren, micro-scanners en microdisplays kunnen vanaf nu worden geboekt via de website van het Fraunhofer IPMS.