Beschichtungstechnologien und Freiformoptiken: Fraunhofer IOF auf der Photonics West 2020

15. Januar 2020

Das Jenaer Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF präsentiert auch dieses Jahr neue state-of-the-art Entwicklungen auf Nordamerikas größter Photonikmesse, darunter Beschichtungstechnologien und additiv gefertigte Metallspiegel für Weltraumanwendungen. Ein besonderes Highlight ist dieses Jahr der öffentliche Workshop des Wachstumskerns fo+ [freeform optics plus] rund um das Thema Freiformtechnologien. Neben Vorträgen regionaler Partner stellt das Fraunhofer IOF hier seine Kompetenzen in den Bereichen Metalloptiken und Additive Fertigung vor. Der Eintritt ist frei.

Wenn sich über dreißig Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Jena und Umgebung auf den Weg nach San Francisco begeben, kann dies nur eines bedeuten: Die Photonics West steht wieder an. Vom 1. bis 6. Februar 2020 zeigt die Optikregion auf Nordamerikas größter Photonikmesse, was sie kann. Unter den insgesamt rund 1300 Ausstellern ist auch das Fraunhofer IOF aus Jena. Das Institut ist mit einer Vielzahl photonischer Technologien auf dem German Pavilion vertreten.

Beschichtungen auf beliebig geformten Oberflächen

Gezeigt werden unter anderem neue Beschichtungstechnologien, die in der Halbleiterindustrie zum Einsatz kommen. Durch Atomlagenabscheidung (ALD) lassen sich optische Schichten präzise auf beliebig geformte Optiken und nano-/mikrostrukturierte Bauteile auftragen. Auch die Dicke und Zusammensetzung der Filme lässt sich mittels ALD besser kontrollieren. Zur Verdeutlichung werden Interferenz-Mehrschichtsysteme wie Antireflexbeschichtungen, dichroitische Spiegel und Bandpassfilter vorgestellt. ALD ist derzeit eine weit verbreitete Methode in der Halbleiterfertigung, die häufig zur Herstellung isolierender Schichten auf Nanostrukturen eingesetzt wird. Es kann auch zur Verbesserung der Leistung von Solarzellen oder Batterien eingesetzt werden.

Verschieden gekrümmte Oberflächen zur Demonstration der Möglichkeiten von Atomlagenabscheidung (ALD).
© Fraunhofer IOF
Verschieden gekrümmte Oberflächen zur Demonstration der Möglichkeiten von Atomlagenabscheidung (ALD).

Additive Herstellung von optischen Freiformspiegeln

Präzisionsoptik aus dem 3D-Drucker – das klingt einfach, erfordert aber die Entwicklung einer komplexen Prozesskette. Bei additiven Verfahren wie dem selektiven Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM) wird ein Metallpulver mit dem Laser entlang einer vorgegebenen Kontur im Pulverbett umgeschmolzen. Der Prozess wird schichtweise wiederholt, bis am Ende ein komplettes Werkstück aus Metall vorliegt, das für optische Anwendungen ultrapräzise nachbearbeitet und vergütet werden kann. Noch werden Metalloptiken häufig konventionell gefertigt, aber additive Verfahren bieten gleich mehrere Vorteile und ermöglichen neben der erhöhten Designfreiheit, einen extremen Leichtbau und das Verbinden von verschiedenen optischen Elementen in einer einzigen Leichtbaustruktur. Dabei lässt sich der Justageaufwand deutlich verringern und signifikante Masseeinsparungen bei hoher Steifigkeit erreichen.

TMA-Teleskop für Weltraumanwendungen
© Fraunhofer IOF
Additiv, unter Verwendung einer AlSi-Legierung, gefertigtes TMA-Teleskop.

Die Experten des Fraunhofer IOF präsentieren konventionell und additiv gefertigte Präzisionsoptiken, darunter ein Topologie-optimiertes, additiv gefertigtes TMA-Spiegelsystem mit doppelwandiger Rahmenkonstruktion für Teleskopanwendungen, bei dem eine Massenreduzierung von etwa 70 % erreicht wurde.

 

Sie finden uns und unsere Exponate vom 1. bis 6. Februar 2020 im German Pavilion (Moscone Center), Stand 4545-21.

Additiv gefertigtes Spiegelmodul für Weltraumanwendungen.
© Fraunhofer IOF
Spiegelmodul mit zwei der TMA-Spiegel auf einem gemeinsamen Substrat.

Workshop »FREE your mind – FORM your optics«

Ein diesjähriges Highlight ist außerdem der öffentliche Workshop des regionalen Optik-Wachstumskerns fo+ [freeform optics plus], dessen Projektpartner an der Entwicklung und Vermarktung innovativer freiformoptischer Systeme arbeiten, unter anderem für Anwendungen in der Lasermaterialbearbeitung, Bildverarbeitung und Automotive-Sensorik. Tauschen Sie sich aus und erfahren Sie Neues über die unbegrenzten Möglichkeiten der Freiformoptik - ihr Design und ihre Materialien, bis hin zu hervorragenden Beschichtungen sowie Fertigungsmöglichkeiten. Beginn ist am 4. Februar um 14:00 (Public Demo Area, Halle E/F). Der Eintritt ist frei.

Teaser-Bild für fo+ Workshop auf der Photonics West 2020
© fo+

Vorträge des Fraunhofer CAPS

Die Weltleitmesse ist eingebettet in eine wissenschaftliche Tagung, an der Forscher des Fraunhofer IOF mit vielen Vorträgen beteiligt sind, unter anderem zu neuartigen Anwendungen von Ultrakurzpulslasern und Laserquellen. Die Ergebnisse wurden im Rahmen des Fraunhofer Clusters of Excellence CAPS (»Cluster of Excellence Advanced Photon Sources«) gewonnen:

 

    3. Februar 2020 | 13:30 – 14:00 Uhr

7.2-kW ultrafast fiber laser based on coherent combination

Michael Müller (Institut für Angewandte Physik, FSU Jena)

 

4. Februar 2020 | 15:30 – 16:00 Uhr

Soft x-ray high order harmonic generation driven by high repetition rate ultrafast thulium-doped fiber lasers

Martin Gebhardt (Institut für Angewandte Physik, FSU Jena)

 

5. Februar 2020 | 11:10 – 11:30 Uhr

The sensitivity of the mode instability threshold to different types of intensity noise

Christoph Stihler