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Projekte - Detailansicht

B02 - Nanoimprint-Lithographie von Singlemode-Wellenleitern

Leitung:Prof. Müller
Bearbeitung:Dr. Jing Becker
Laufzeit:2013-2016
Förderung durch:DFG

Das Ziel des Projekts ist die Fertigung quasimonolithischer, hochpräziser und passiver polymeroptischer Bauteile über große aktive Flächen (70 cm²).

Der zentrale Fokus des Projektes  liegt neben der Integration der jeweils etablierten NIL- und HE-Technik dabei auf der Entwicklung von Fertigungsprozessen zur Kompensation von thermisch oder polymerisationsbedingten Schrumpf- und Schwindungseffekten, welche bisher die Realisierung von großflächigen kombinierten Strukturen in optischer Qualität behindern. Die großflächige Strukturierung von Polymeren mit Aspektverhältnissen von 10:1 und größer stellt somit eine besondere Herausforderung dar. Die optische Qualität der Strukturen muss dabei stets parallel kontrolliert und eingehalten werden.

Im Rahmen des Teilprojektes erfolgt darüber hinaus die Entwicklung kombinierter Prozessfolgen zum Aufbau von geeigneten Masterstrukturen und NIL-Werkzeugen (siehe Abbildung) bestehend aus z.B. Ultra Precision Machining (UPM), Electrical Discharge Machining (EDM), Lithographie & Galvanik und dem Abgießen von Silikonen (z.B. Polydimethylsiloxan (PDMS)).

Unterschiedliche Polymermaterialien sollen bezüglich ihrer Anwendbarkeit hinsichtlich HE und NIL untersucht werden. Spezieller Fokus liegt hierbei auf der Materialwahl, welche entsprechend große Prozessfenster zur monolithischen Strukturierung ermöglichen muss. Weiter sind die optischen Eigenschaften der Materialien ebenfalls als essentielle Aspekte bei der Materialwahl zu berücksichtigen.

Typische Restschichtdicken von 1-20 µm, die aus den bereits erwähnten Fertigungstechnologien resultieren, spielen in optischen Einschichtsystemen in der Regel eine untergeordnete Rolle. Bei der Realisierung von mehrschichtigen optischen Systemen kann das Vorhandensein von Restschichten jedoch nicht mehr toleriert werden. Untersuchungen zur Stempelmodifikation sowie zur Vermeidung von Restschichten durch Opferschichttechniken sollen hierzu stattfinden.

Solche mehrschichtigen optischen Systeme benötigen allerdings integrierte optische Durchführungen/-kontaktierungen, um unterschiedliche Schichten miteinander interagieren lassen zu können. Diese Durchkontaktierungen sollen durch die Implementierung eines Reaktionsgießprozesses in die Prägeanlage erreicht und näher untersucht werden.

Durch die Erweiterung des entwickelten Prozess um die gezielte selektive Einbringung von Materialien mit spezifischen hohen oder niedrigen Brechungsindizes durch UV-Reaktionspolymerisation wird der geplante Prozess somit zu einem universellen Werkzeug für optische Bauteile mit Wellenleiterfunktion ausgebaut.

Zum Ende des Teilprojektes soll ein integrierter Prozess zur Herstellung von Lichtleitern vorliegen, mit dessen Hilfe Singlemode-Wellenleiter auf zwei Ebenen mit restschichtfreier Aufbringung und optischen Durchkontaktierungen gefertigt werden sollen.

 

 

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