14.12.2021 • Optik

Miniaturisierte Optiken auf Glasfasern

Neues Verfahren macht Druck komplexer Mikro-Optiken in einem Schritt möglich.

Wissenschaftler der Uni Stuttgart haben ein spezielles 3D-Verfahren entwickelt, mit dem komplexe Mikro-Optiken inklusive Blenden oder weitere Bauteile in einem Schritt gedruckt werden können. Mit dieser 3D-Mikro­fabrikation lassen sich beispiels­weise Mikro-Endoskope herstellen. Diese miniaturi­sierten Optiken mit einem Durchmesser von nur 125 Mikrometern ermöglichen endo­skopische Unter­suchungen von Ablagerungen in Herz­kranz­gefäßen oder in der Hals­schlag­ader. Dabei weisen die so hergestellten Endoskope eine bessere Auflösung und einen größeren Öffnungs­winkel als alternativ gefertigte Endoskope auf.

Abb.: Ultra­dünnes Endo­skop, das durch ein Nadel­öhr ge­schoben wird....
Abb.: Ultra­dünnes Endo­skop, das durch ein Nadel­öhr ge­schoben wird. (Bild: A Toulouse)

Die Wissenschaftler erforschen und entwickeln die flexible Fertigung von komplexen, miniaturi­sierten Abbildungs­systemen mittels 3D-Mehr­photonen-Litho­grafie schon seit mehreren Jahren. Im Sommer 2016 startete ein weiteres vom Bundes­ministerium für Bildung und Forschung gefördertes Projekt: In Zusammen­arbeit mit der Firma Nanoscribe entwickelten Forscher die Fertigung von Mikrooptiken sowohl in 2,5D als auch komplexer 3D-Verbund­strukturen sowie hybrider Optiken.

Daraus hervorgegangen ist das Gründungs­projekt „Printoptics“, in dessen Rahmen die Forscher, Komponenten in einem Maßstab von 10 Mikrometer bis 2 Millimeter auf einer Vielzahl von Substraten, wie optischen Faser­spitzen, Bildsensoren oder LEDs zu fertigen. Das Team um Simon Thiele und Nils Fahrbach kann optische Komponenten und Systeme im Submilli­meter­bereich nicht nur entwerfen und optimieren, sondern auch fertigen. Diese neuen Optiken werden bereits in zahl­reichen Branchen wie der Medizin­technik, Messtechnik und Halbleiter­industrie, aber auch in Forschungs­einrichtungen und Instituten eingesetzt.

Ein großer Vorteil ist, dass durch die Fertigung im 3D-Druck die Kosten für die einzelnen optischen Komponenten nicht direkt mit der Komplexität des Designs skalieren, wie die Forscher betonen. Darüber hinaus können für spezielle Anforderungen völlig neuartige Optiken entwickelt werden, die bisher unverhältnis­mäßig teuer oder gar nicht herstellbar waren.

Das Gründungsprojekt wird an der Uni Stuttgart von Alois Herkommer vom Institut für technische Optik, und Harald Giessen, Instituts­leiter des 4. Physika­lischen Instituts, betreut und wurde durch ein EXIST-Gründer­stipendium sowie ein Junge-Innovatoren-Stipendium des Landes Baden-Württemberg gefördert. Die Baden-Württemberg Stiftung unterstützt das Projekt zusätzlich durch das Forschungs­programm OPTERIAL, die TLB GmbH hat das Patentmanagement gesteuert. Inzwischen befindet sich die Firma nach einer kleinen Namens­änderung als Printoptix GmbH in Gründung, um im kommenden Jahr als eigen­ständige GmbH weitere Aufträge zu sichern.

TLB / RK

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