Mikrophotonik – Optische Technologien auf dem Weg in die Hochintegration

Bundesforschungsministerium startet Fördermaßnahme zur Miniaturisierung optischer Systeme.

Vom Insektenauge inspirierte Miniaturkamera mit 1 Million Pixel Auflösung und sehr hoher Tiefenschärfe. Bild: Fraunhofer IOF

21.07.2017, VDI Technologiezentrum GmbH

Die Miniaturisierung ist einer der wichtigsten Entwicklungstrends bei optischen Systemen. Eine Verkleinerung von wesentlichen Bauteilen erlaubt zum einen eine flexiblere Verwendung, zum andern ermöglicht sie die Integration verschiedener Funktionen eines Systems in einem einzigen Fertigungsschritt - auf einer einheitlichen Material-Plattform. Das führt zu höheren Integrationsdichten, was wiederum einen erheblichen Zugewinn an Stabilität und Performanz, aber auch an Funktionalität und Kosteneffizienz bedeutet. Integrierte Schaltungen sind somit wesentlich schneller und energieeffizienter als diskret aufgebaute.

Die fortschreitende Miniaturisierung der Optik erlaubt auch die Herstellung integrierter Strukturen auf Längenskalen unterhalb derjenigen der Lichtwellenlänge. Damit lassen sich die Phase der Lichtwelle oder künftig sogar die elektrischen und magnetischen Feldanteile des Lichts getrennt kontrollieren. Die Mikrointegration erlaubt überdies eine wesentlich engere Verbindung zwischen verschiedenen physikalischen Wirkprinzipien, wie etwa mechanischen, optischen, elektronischen oder auch thermischen Wirkungen.

Verfahren zur Herstellung integrierter Mikrosysteme sind bislang nicht standardisiert, sondern müssen spezifisch angepasst, optimiert und erforderlichenfalls komplett neu entwickelt werden. Aufbau- und Verbindungstechnik können in vielen Anwendungen bis zu 80% der Gesamtkosten integrierter Photoniklösungen ausmachen. Hier liegt entscheidendes Know-how in der optimalen Kombination unterschiedlicher Verfahren und deren effizienter Anpassung und Anwendung.

Zudem sind die Verwendungszwecke mikrooptischer Systeme hochgradig divers. Bei ihrer Produktion sind deshalb geringere Kostenreduktionen durch Skaleneffekte zu erwarten als beispielsweise bei der Mikroelektronik. Jedoch ist gerade das fallspezifische Wissen um die Realisierung unterschiedlicher mikrooptischer Systeme eine Stärke des Standorts Deutschland und insbesondere der hier produzierenden mittelständischen Unternehmen.

Förderziele

Die Fördermaßnahme „Miniaturisierte optische Systeme hoher Integrationsdichte" verfolgt das Ziel, diese Entwicklungen auf allen Ebenen zu unterstützen und Unternehmen in Deutschland dazu zu befähigen, die vorhandenen hervorragenden Kompetenzen weiter auszubauen, sich eine führende Stellung auf dem Weltmarkt zu erarbeiten und diese zu behaupten.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat die Fördermaßnahme zudem gestartet, um vorwettbewerbliche Verbundprojekte zu unterstützen, die zu völlig neuen oder wesentlich verbesserten technischen Lösungen in diesem Bereich führen. Kennzeichen der Projekte sind ein hohes Risiko und eine besondere Komplexität der Forschungsaufgabe. In den Verbundprojekten arbeiten Unternehmen und Forschungseinrichtungen eng zusammen.

Im Zentrum der Fördermaßnahme stehen Forschungsarbeiten, die sich mit neuartigen, optischen mikrointegrierten Systemen und effizienten Verfahren zu deren Herstellung befassen. Dies schließt auch alle erforderlichen Arbeiten zur Aufbau- und Verbindungstechnik mit ein. Dabei können Anwendungen aus allen Spektralbereichen vom ultravioletten (UV) Licht bis zum fernen Infrarot (FIR) betrachtet werden.

Alle Vorhaben sollen Anwendungen in den Mittelpunkt stellen und von dort ausgehend die Spezifikationen für das mikrooptische System, sowie die zu lösenden F&E-Probleme ableiten. Zu Projektende soll ein Systemdemonstrator stehen. Projektvorschläge können bis zum 15.10.2017 bei der VDI Technologiezentrum GmbH, dem vom Bundesforschungsministerium beauftragten Projektträger, eingereicht werden.

Den Text zur Bekanntmachung „Miniaturisierte optische Systeme hoher Integrationsdichte“ finden Sie hier.

Kontakt

VDI Technologiezentrum GmbH
- Projektträger Quantentechnologien, Photonik -
VDI-Platz 1
40468 Düsseldorf

Dr. Martin Böltau
Telefon: 0211 / 6214 465
E-Mail: boeltau@vdi.de

Dr. Simone Wall
Telefon: 0211 / 6214 593
E-Mail: wall@vdi.de

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