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Mikrotechnik, Laserfein-, Mikrostrukturierung
Haar Beschriftet mit Excimerlaser
Heutzutage ist die Materialbearbeitung mit Lasern in das Gebiet der Mikrotechnik vorgedrungen und erschließt dadurch neue Möglichkeiten bei der Fertigung und Bearbeitung sehr kleiner Strukturen (Bearbeitungsdimensionen grob: 1 mm bis unter 1 Mikrometer; „Mikromaterialbearbeitung“). Für Bauteile aus solchen Mikrostrukturen gibt es ein breites Anwendungsspektrum. Beispiele dafür finden sich in der Sensorik, bei industriellen mikromechanischen und mikroelektronischen Bauteilen, bei mikrooptischen Elementen (z.B. für die optische Informationstechnik), sowie im Bereich der Biotechnologie (z.B. der Lab-On-A-Chip-Technik). Somit ist „Lasermikrotechnik“ ein innovatives Gebiet.
Ein Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung der Arbeitsgruppe ist das Erzeugen und Bearbeiten solcher Mikrostrukturen mittels Laserstrahlung. Hierzu stehen der Arbeitsgruppe
verschiedene Laseranlagen
, sowie das
Mikrotechniklabor und das NanoLab
zur Verfügung (siehe
Labor/Ausstattung). Das Arbeitsgebiet umfaßt das Bohren von Löchern, das Erzeugen von Kanälen und das Schneiden mit sehr feinen Schnittkanten, jeweils mit typischen Dimensionen im Mikrometerbereich. Bei Wahl der passenden Prozessparameter ist dabei eine sehr präzise Bearbeitung möglich, bei gleichzeitig geringer Belastung des Werkstückes, speziell der Randzonen. Abhängig vom jeweils eingesetzten Laser können unterschiedlichste Materialien bearbeitet werden, z.B. Metalle und Halbleiter, sowie Dielektrika wie Glas, Keramik und Polymere.
Neben den oben erwähnten Anwendungen, werden von der Arbeitsgruppe spezielle mikrostrukturierte „Targets“ hergestellt und in Experimenten bei verschiedenen Kooperationspartnern eingesetzt (micro structured targets for x-ray generation and proton and ion acceleration experiments). Das Ziel ist die Optimierung von Röntgenquellen bzw. die Untersuchung der Erzeugung und Beschleunigung
von Protonenstrahlen, welche mit einem Hochleistungslaserpuls erzeugt werden. Darüber hinaus werden Mikrokanäle für die Mikroschockwellenexperimente der eigenen Arbeitsgruppe generiert.
Neben dem Materialabtrag („Ablation“) umfaßt die Mikrostrukturierung auch die Materialmodifikation, z.B. für das Erzeugen von Lichtwellenleitern. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit integrierte und sehr hochwertige optische Komponenten auf kleinstem Raum zu generieren. Diese sind für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar und können kostengünstig sein Eine zunehmende Anzahl von Beispielen ist in der optischen Kommunikationstechnik und bei optischen Sensoren zu finden.
Als Beispiel einer solchen Materialmodifikation sei die lokale Brechungsindexmodifikation durch Excimerlaserbelichtung in PMMA genannt, wodurch sich Wellenleiterstrukturen ergeben. In Kooperation mit der
- AG Optische Kommunikationstechnik/Integrierte Optik -Brückner -
wird der Einfluß der Belichtungsparameter untersucht. Die Wellenleiter weisen Singlemode und Multimode-Verhalten bei den übertragenen Wellenlängen von 670 und 1550 nm auf.
Gemeinsame Kooperationen und Projekte mit der Industrie und anderen Partnern, sowie Auftragsarbeiten (Beratung, Lohnfertigung und/oder Entwicklungsarbeiten) werden angeboten. Darüber hinaus stehen wir Ihnen gerne für Fragen rund um die Lasermikrotechnik zur Verfügung.
Joint cooperations and projects with industry and other partners wellcome. These include consulting, job order production and development.
Ausgewählte Literaturhinweise
| U. Teubner
| Miniaturized Optical Components in Polymers for Optical Networks and Sensors (Invited), in Micro-Optics: Fabrication, Packaging and Integration
| herausgegeben von P. van Daele, J. Mohr, Proc. SPIE 5454 (SPIE Bellingham, WA, 2004)
| 31-40 |
| T. Klotzbücher, A. Koch, M. Sprzagala, U. Teubner
| Investigations on 4x4 polymer couplers for airborne environment, in Reliability of Optical Fiber Components, Devices, Systems, and Networks II
| herausgegeben von H. G. Limberger, M. J. Matthewson; Proc. SPIE 5465 (SPIE Bellingham, WA, 2004)
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| F. Gindele, F. Gaul, S. Kraus, S. Sigloch, U. Teubner
| Miniaturised optical displacement sensor, in: Optical Sensing
| herausgegeben von B. Culshaw, A. G. Mignani, R. Riesenberg; Proc. SPIE 5459 (SPIE Bellingham, WA, 2004)
| 254-258 |
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U. Teubner, F. Gindele:
| Opto-fluidische Sensoren auf Basis miniaturisierter Polymeroptiken, Jahrbuch 2004 Optik und Feinmechanik
| herausgegeben von Wolf-Dieter Prenzel; Fachverlag Schiele & Schön, Berlin (2004)
| 71-81 |
| T. Klotzbücher, T. Braune, M. Ritzi, K.-S. Drese, U. Teubner:
| MICROCLEAR – A Novel Method for Diode Laser Welding of Transparent Micro Structured Polymer Chips, Proc. 23rd International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics,ICALEO 2004 {Laser Microfabrication Conference}
| LIA Pub 597, ISBN 0-912035-77-3, Vol. 97
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| I. Frese, U. Schwab, E. Nahrstedt, Th. Klotzbücher, St. Kunz, U. Teubner, Th. Doll
| Polymer based optical interconnect components for high-speed Datacom approaches - micromachining supported manufacturing, Opt. Comm. 265 (2006)
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| 434-440 |
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