Das Fraunhofer IOF präsentiert  aktuelle Forschungsergebnisse auf der internationalen Optikfachmesse in Frankfurt.

Die Anforderungen an optische Systeme werden immer komplexer. Neben ihrer Anwendung in Projektionssystemen für Information und Sicherheit kommen sie zunehmend in Astronomie, Luft- und Raumfahrt, Kriminalistik und Medizin zum Einsatz. Das Fraunhofer IOF hat dafür gleich mehrere neue Technologien entwickelt: Freiform- und Projektionsoptiken, Sensoren zur Streulichtmessung an transparenten Objekten und ein Verfahren zur Verbindung von Glaskörpern auf atomarer Skala (GRISM). Vorgestellt werden sie auf der Messe Optatec vom 07. bis 09. Juni in Frankfurt.

Streulichtmessung an transparenten Objekten

Eine Entwicklung des IOF im Bereich der optischen Systeme ist ein Sensor zur Streulichtmessung an transparenten Objekten. In der Regel werden zur Messung des winkelaufgelösten Streulichts hochsensitive Photogoniometersysteme eingesetzt. Oft ist aber eine einfache und schnelle Messung notwendig und ausreichend. Durch die Realisierung dieses Sensors können neben einfachen Standardkomponenten selbst stark gekrümmte und mikrooptische Bauelemente untersucht werden.

GRISM – Neue Bondtechnologie für Weltraumapplikationen
 

Auch zum Thema »Hydrophiles Bonden« wird eine neue Technologie vorgestellt. Das GRISM – ein aus einem Prisma und einem Gitter zusammengesetztes Bauteil – basiert auf der Verbindung optischer Elemente mittels Sauerstoffbrücken, wodurch es eine neue Qualitätsstufe erreicht wird. Es ist aufgrund seiner hohen Stabilität für Weltraumanwendungen prädestiniert. Verbaut in Weltraumspektrometern lässt sich das von der Erde abgestrahlte Licht präzise in seine einzelnen Farben zerlegen und das Ausmaß von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre analysieren.

Diese und viele weitere Exponate wie Antireflexstrukturen und mikrooptische Bauelemente finden Sie auf dem Fraunhofer-Stand auf der OPTATEC 2016, Messe Frankfurt, Halle 3, D50/D56.

• Pressemitteilung: Optatec 2016: Freiformen im Fokus
• Mehr Informationen zur Optatec 2016

Weltraumbehörden untersuchen das Ausmaß der Treibhausgase in der Luft via Prismen und Gittern in Satelliten. Eine neue Technologie ermöglicht es nun, beide Komponenten weltraumtauglich miteinander zu verbinden. Dadurch wird eine neue Qualitätsstufe für spektrale Auflösung erreicht.

Der CO₂-Ausstoß der Industrie trägt ebenso wie die Landwirtschaft beträchtlich zum Klimawandel bei: vor allem durch Methan (CH4) und Lachgas (N2O), die bei Tierhaltung und Düngung in großen Mengen freigesetzt werden. Wie viele solcher Klimagase sich in der Luft befinden, untersuchen Weltraumbehörden mit Spektrometern, die sie per Satellit in den Weltraum bringen.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena entwickelten eine Möglichkeit, die den unwirtlichen Bedingungen im All trotzt und das Messergebnis nicht beeinträchtigt. Sie arbeiten mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Europäischen Weltraumorganisation ESA zusammen. »Wir verbinden die optischen Elemente auf atomarer Skala miteinander, genauer gesagt über Sauerstoffbrücken«, erläutert Dr. Gerhard Kalkowski, Wissenschaftler am Fraunhofer IOF. »Somit liefern wir den Schlüssel, hochauflösende Systeme aus Prisma-Gitter-Strukturen künftig auch im Weltraum einsetzen zu können.«

Erste Prototypen bestanden Tests der ESA bereits erfolgreich. Die Forscher zeigen ihre Technologie auf der Berlin Air Show ILA vom 1. bis 4. Juni 2016 in Berlin (Halle 4, Stand 202). In einem weiteren Schritt arbeiten die Wissenschaftler nun an komplexeren Prisma-Gitter-Strukturen.

• Pressemitteilung: Treibhausgase aus dem Weltraum erfassen

Optische Schichten zählen heutzutage zu den unverzichtbaren Schlüsseltechnologien der modernen Photonik und nahezu alle aktuellen Produkte der Branchen wären ohne sie undenkbar. Gefragt sind Spiegel, Filter und Vergütungen mit teilweise extrem komplizierten Übertragungseigenschaften, die gleichzeitig bei höchster Stabilität, geringster Absorption und minimalen Streuverlusten erreicht werden müssen.

Diese extremen Anforderungen und die damit verbundenen Problemstellungen können in vielen Fällen von einem Forschungsanbieter allein nicht mehr bewältigt werden. Vielmehr müssen hier die Fachkompetenzen und infrastrukturellen Ressourcen gebündelt werden, um diesen neuen Herausforderungen entgegentreten zu können.

Die strategische Kooperation der Abteilung »Optische Schichten« des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik mit der Abteilung »Laserkomponenten« des Laser Zentrums Hannover e.V. soll hier eine Vorreiterrolle spielen. Ziel ist die Einrichtung eines gemeinsamen Leistungszentrums für Optische Schichten und Metrologie (COMET – Center for Optical Coatings and Metrology), dass durch die kombinierte Expertise und Infrastrukturen der beiden Abteilungen die kollaborative Lösung aktueller Herausforderungen ermöglicht.

• Pressemitteilung: Eröffnung Leistungszentrum »Optische Schichten«

Gedruckte Komponenten für LAB-on-Chip Systeme

Durch die Kombination von Inkjet-gedruckten und abgeformten Mikrostrukturen können Funktionalitäten kostengünstig und flexibel erzeugt werden. Ist damit bald der Einwegchip rentabel?

Das Fraunhofer IOF präsentiert auf dem Gemeinschaftsstand SmartTex Netzwerk Thüringen folgende Themen:

• Elektrodenstrukturen auf Glasfasersubstraten
• Chipintegrierte Lichtquellen und Lichtdetektoren
• Membranpumpen auf Basis elektroaktiver Polymere
• Resistive Heizstrukturen
• Kapazitive Fluiddetektoren
• Filterstrukturen
• Chips mit integrierter Temperatur- und Flussratensensorik

Die LED-Arrayprojektion des Fraunhofer IOF überzeugte die Expertenjury gleich aus mehreren Gründen. Zuallererst gelang es dem Team, ein neues, patentrechtlich abgesichertes, technisches Prinzip in eine konkrete Anwendung zu überführen. Dann konnte die nach dem Vorbild der Insektenaugen aufgebaute Arrayprojektion mit dem Einbau im BMW 7er nicht nur zeigen, dass sich die Technologie in die Massenfertigung überführen lässt, sondern demonstrierte darüber hinaus ihr Potenzial als innovative Beleuchtungstechnologie.

Diese Technologie bietet auch für andere Branchen ein hohes Potenzial. Grund dafür ist der hohe Grad an Miniaturisierung, der mit der LED-Arrayprojektion erreicht wurde. Diese Entwicklung eröffnet eine Vielzahl neuer und interessanter Einsatzmöglichkeiten.

Die Diplom-Physiker Dr. Peter Schreiber, Dr. Peter Dannberg und Marcel Sieler sind seit 2009 damit befasst, LED-Beleuchtungsmodule für verschiedenste Anwendungsgebiete weiterzuentwickeln. Mit der Neuentwicklung eines mikrooptischen Arrayprojektors – bestehend aus hunderten mikroskopisch kleiner Linsen, die das Licht optimal auf die Projektionsfläche verteilen – gelang es den Forschern, den Zusammenhang zwischen Baugröße der Systeme und Beleuchtungsstärke zu entkoppeln. Damit werden maßgeschneiderte Lichtlösungen mit ultradünnen Projektionssystemen möglich. In nur sechs Jahren führte das Team die Arrayprojektion von der ersten Idee zur industriellen Umsetzung.

Wir gratulieren und freuen uns auf neue spannende Anwendungen für die LED-Arrayprojektion.

• Mehr Informationen zum Joseph-von-Fraunhofer-Preis
• Informationen zur LED-Arrayprojektion 
  
• Video LED-Arrayprojektion im BMW 7er