Modulacja, manipulacja, precyzja: modulatory światła powierzchniowego dla przemysłu i badań

Zestaw do oceny modulatora światła powierzchniowego. © Fraunhofer IPMS / Zestaw do oceny klienta modulatora światła przestrzennego. © Fraunhofer IPMS

Modulator światła powierzchniowego z układem mikrospiegelowym w obudowie ceramicznej; 512 x 320 indywidualnie adresowalnych dwukierunkowych lusterek przechylających się na osiach X i Y, z rozmiarem piksela 48 μm. © 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

Modulator powierzchniowy mikrospiegelowy z milionem pojedynczych luster. © Fraunhofer IPMS / Sven Döring / Spatial light modulator micromirror array with one million individual mirrors. © Fraunhofer IPMS / Sven Döring

Ze względu na rosnącą miniaturyzację i złożoność w przemyśle półprzewodnikowym, a także w wielu innych branżach technicznych i przemysłowych, wymagane są wysoce precyzyjne i skuteczne metody projekcji światła, obróbki materiałów lub przesyłania sygnałów optycznych – i to z precyzją w zakresie nanometrów przy jednoczesnej wysokiej szybkości programowania. Modulatory światła powierzchniowego Fraunhofer IPMS umożliwiają już dziś zastosowania w dziedzinie technologii półprzewodników dzięki dostosowanym systemom luster przechylających i opuszczających, a mają potencjał, aby stać się kluczowymi komponentami dla przyszłych zastosowań w obróbce materiałów, holografii 3D w technologii wyświetlaczy czy obrazowania w biomedycynie.

W przypadku modulatora światła powierzchniowego na jednym chipie półprzewodnikowym znajduje się kilka milionów luster. Te malutkie lustra tworzą tak zwany mikro-układ luster i mogą, w zależności od typu lustra, indywidualnie przechylać się wzdłuż jednej lub dwóch osi albo być pojedynczo opuszczane. Dzięki temu mogą one kontrolować i manipulować kierunkiem, intensywnością lub fazą światła. Modulatory światła powierzchniowego są odpowiednie do różnych zastosowań i mogą być dostosowane do konkretnej aplikacji.

Przesuwne lustra na jednej osi umożliwiają strukturalne oświetlenie powierzchni i generowanie programowalnych wzorów. Projekcja wzorów w różnych odcieniach szarości znajduje zastosowanie w mikrolitografii. Tam wzory są przenoszone za pomocą projekcji światła na specjalne fotolakierki, a w ten sposób wprowadzane są precyzyjne struktury do materiału. Szczególnie w modulacji światła w zakresie ultrafioletowym i głęboko-ultrafioletowym Fraunhofer IPMS dysponuje szeroką wiedzą ekspercką. Sterowanie światłem za pomocą przesuwanych lusterek na jednej osi umożliwia także celowe oświetlenie pod mikroskopem, co pozwala na delikatne badanie światłoczułych próbek.

Dzięki modulacji światła za pomocą modulatorów powierzchniowych wiązki światła są tak skupione, że tworzą silne punkty laserowe. Lustra na dwóch osiach rozszczepiają padające światło na wiele wiązek i umożliwiają precyzyjne sterowanie ich kierunkiem przy minimalnych stratach światła. Są one więc idealne do zastosowań, w których potrzebne są wysokie natężenia światła lub wysokie wydajności świetlne, na przykład w ablacji laserowej lub grawerowaniu.

Układy luster opartych na opuszczaniu mogą generować holograficzne obrazy 3D, które mogą być również zmieniane w czasie rzeczywistym. Są to obiecujące kluczowe komponenty dla prawdziwych holograficznych wyświetlaczy 3D typu head-up. Zaawansowana technologia opuszczania lusterek zapewnia także możliwości zastosowania w dziedzinie optyki adaptacyjnej lub do tworzenia optycznych pęset.

Prostszy transfer technologii i innowacyjne koncepcje dla klientów i użytkowników

Aby ułatwić transfer technologii systemów do odpowiednich zastosowań, Fraunhofer IPMS oferuje swoim klientom zestawy ewaluacyjne z 64k (256x256) luster, które mogą zawierać układy luster przechylających lub opuszczających. Zestaw obejmuje oprócz samego mikro-układu luster także pełną elektronikę sterującą opracowaną przez Fraunhofer IPMS, w tym oprogramowanie; oferowane jest wsparcie w zakresie optymalnej eksploatacji.

Na konferencji SPIE Photonics West Fraunhofer IPMS przedstawi w ramach referatu pierwsze wyniki badań nad rozwojem wysoce zintegrowanego mikro-układu luster 512x320 z nowatorskim koncepcją aktuatora „Piston-Tip-Tilt”. Dzięki temu w przyszłości pojawią się nowe możliwości sterowania frontem fazowym aż do środkowego zakresu podczerwieni.

Kompleksowa oferta prezentowana na SPIE Photonics West

Fraunhofer IPMS będzie obecny od 25.01 do 30.01.2025 na konferencji i targach technologii fotonicznych – SPIE Photonics West – w San Francisco, prezentując swoje badania zarówno na licznych ekspozycjach i makietach na stoisku (Hala F, stoisko nr 4623), jak i w ramach referatów. Terminy spotkań z ekspertami w dziedzinie modulacji światła powierzchniowego, mikro-skanerów i mikro-wyświetlaczy można już rezerwować na stronie internetowej Fraunhofer IPMS.