PRIMA

Printed Freeform Micro-Optics for Tailored Photonic Assemblies

Maßgeschneiderte photonische Hybridsysteme für Anwendungen in der Informations-, Kommunikations-, Mess- und Medizintechnik

Leistungsfähige integriert-optische Systeme erfordern die Kombination einer Vielzahl von Komponenten unterschiedlichster Geometrien und Materialklassen in einem hybriden Ansatz. Dazu zählen z.B. integriert-optische Chips aus III-V-Halbleitern, Silizium, Siliziumnitrid oder glasbasierten Materialsystemen, optische Fasern und mikrooptische Freistrahl-Bauteile wie z.B. Dünnschichtfilter, Polarisatoren oder optische Isolatoren.

Technisch tragfähige und marktseitig konkurrenzfähige Produkte auf Basis hybrider photonischer Systeme scheitern derzeit allerdings in vielen Fällen daran, dass keine etablierten industriellen Prozessketten und damit auch keine technisch und kommerziell tragfähigen Lösungen zur automatisierten Assemblierung solcher Systeme aus Einzelkomponenten existieren.

PRIMA verfolgt das Ziel, ein durchgängiges und universell einsetzbares Konzept für den hybriden Aufbau maßgeschneiderter optischer Multikomponenten-Systeme zu erarbeiten und dessen Funktionsfähigkeit anhand ausgewählter Demonstratoren unter Beweis zu stellen. Die zu entwickelnden hybriden photonischen Assemblies zeichnen sich gegenüber konkurrierenden Ansätzen insbesondere dadurch aus, dass sie die technologische Flexibilität und Leistungsfähigkeit konventioneller, diskret aufgebauter Systeme mit der Skalierbarkeit und der Integrationsdichte monolithischer Ansätze verbinden.

Das Konzept ist für eine Vielzahl von Anwendungen universell einsetzbar und ermöglicht es, einen weiten Bereich an Stückzahlen von einzelnen Assemblies bis hin zu Hundertausenden Systemen pro Jahr in einem durchgängigen technologischen Ansatz zu realisieren. Durch die Möglichkeit zur weitgehenden Automatisierung wird es insbesondere möglich, die Endmontage hybrider optischer Assemblies an deutschen oder europäischen Hochlohnstandorten durchzuführen.

Additive Nanofabrikation von maßgeschneiderten optischen Freiformelementen auf Chip-Ebene

Der technologische Schwerpunkt der Projektarbeiten liegt auf der Etablierung einer durchgängigen Prozess- und Datenkette, auf der Erarbeitung von Prozessen, Werkzeugen und gerätetechnischen Lösungen für die In-situ-Strukturierung von maßgeschneiderten strahlformenden Freiformelementen und für die darauf aufbauende Systemassemblierung. Anwendungsseitig zielt das Projekt auf die Demonstration der Leistungsfähigkeit der Konzepte durch den Aufbau von Demonstratoren für die Informations-, Kommunikationstechnik ab. Der in PRIMA verfolgte Ansatz nutzt die immensen Möglichkeiten additiver Nanofertigungsverfahren, die sich vor allem in Hinblick auf das Design und die automatisierte, hochpräzise Herstellung maßgeschneiderter optischer Freiformelemente ergeben. Mit diesen Freiformelementen lassen sich Modenfelder verschiedenster Komponenten mit nahezu beliebigen Freiheitsgraden aneinander anpassen. Durch eine Aufweitung von Lichtstrahlen wird es insbesondere möglich, einmodige optische Systeme mit Hilfe von passiven, beispielsweise kamerabasierten Justageverfahren, aufzubauen.

Projektdetails

Koordinator

Prof. Dr.-Ing.Christian Koos
Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) - Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344Eggenstein-Leopoldshafen
+49 721 608-42491

Projektvolumen

ca. 3,5 Mio. € (Förderquote 54,8%)

Projektdauer

01.09.2017 - 31.08.2020

Projektpartner

Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) - Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)Eggenstein-Leopoldshafen
ficonTEC Service GmbHAchim
Vanguard Photonics GmbHKarlsruhe
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KGFridolfing
Finisar Germany GmbH (assoziiert)Berlin