Lichtmodulation in Perfektion
Photonische Mikrosysteme erzeugen einzigartige Bilder und Strukturen.
Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelt photonische Mikrosysteme, die durch kleine steuerbare Spiegel Licht modulieren und dadurch einzigartige Bilder und Strukturen erzeugen. Diese Flächenlichtmodulatoren – Spatial Light Modulator, SLM – sind Mikrospiegelarrays mit bis zu mehreren Millionen Spiegeln auf einem Halbleiterchip. Sie finden unter anderem Anwendung in der Halbleiterproduktion, der Mikroskopie und der Holografie und haben das Institut international an die Spitze dieses Forschungsbereichs geführt.
In eigenen Laboren und dem sehr großen Reinraum entwickelt das Fraunhofer IPMS basierend auf der 200 Millimeter Wafertechnologie verschiedenste anwendungsspezifische Flächenlichtmodulatoren. Um eine individuelle Auslenkung jedes Mikrospiegels zu ermöglichen, wird eine hochintegrierte elektronische Schaltung (ASIC) als Basis für die Bauteilarchitektur verwendet. In Verbindung mit monolithisch integrierter MEMS-Technologie entstehen einzigartige Mikrospiegelarrays. Darüber hinaus entwickelt das Institut die Elektronik und Software zur Ansteuerung der Bauelemente. Um den Technologietransfer in die Anwendung zu erleichtern, bietet das Institut seinen Kunden Evaluationskits an. Das versuchsfertige Setup umfasst neben dem Mikrospiegelchip selbst die komplette Ansteuerelektronik inklusive Software.
Die Flächenlichtmodulatoren werden beispielsweise in der Mikrolithographie im tiefen Ultraviolett-Bereich, in der Herstellung von Leiterplatten (PCB), der Halbleiterinspektion und -messtechnik sowie in der adaptiven Optik, der Astronomie, der Holografie und der Mikroskopie genutzt. Die Zertifizierung des Forschungsinstituts nach ISO 9001 unterstreicht seine Qualität, Kompetenz und Leistungsfähigkeit. Eine bahnbrechende Entwicklung des Dresdner Forschungsinstituts ist die Technologieplattform eines CMOS-integrierten Mikrospiegelarrays, bei dem jeder Spiegel individuell über zwei Kippachsen ausgelenkt werden kann. Das Bauelement besteht aus 512 auf 320 einzeln adressierbaren Spiegeln mit 48 Mikrometern Pixelgröße und ermöglicht die Umlenkung von Lichtstrahlen bzw. die Erzeugung und Steuerung von 2D-Intensitätsprofilen und Mustern mit variabler Intensität. Da anstelle einer Maskierung eine Lichtumverteilung stattfindet, ist eine hohe Lichtausbeute möglich.
Ein neues Anwendungsgebiet der Senkspiegel ist die Holografie. Holografische Projektion ermöglicht die räumliche virtuelle Darstellung von Objekten mit einer 3D-Beobachtererfahrung, identisch mit der bei realen Objekten, im Gegensatz zu alternativen Verfahren wie z.B. der Stereoprojektion. Die Mikrospiegelarrays werden in Zukunft computergenerierte Holografie ermöglichen. Reale und virtuelle Welten verschmelzen – bewegt und in Echtzeit. Eine für Holografie optimierte Spiegelmatrix ist aktuell in Entwicklung. Als erstes Anwendungsszenario wird hierbei ein Automotive Head-Up-Display (HUD) adressiert.
Fh.-IPMS / JOL
