Mikrobearbeitung mit 157 nm Laserpulsen
Links: Phasentransmissionsgitter mit 3 µm Periode auf Faserendfläche. Rechts: Präzisionsbohrung in 200 µm Quarzglas
Das LZH hat eine Mikrobearbeitungsstation entwickelt, die das Potenzial der vakuum-ultravioletten Excimerlaserstrahlung bei 157 nm für die Erzeugung äußerst kleiner und präziser Strukturen ausschöpft. Hiermit sind feinste Strukturen oder Schnitte in Materialien wie Quarzglas oder Teflon mit hoher Präzision möglich.
Da die „harten“ Photonen dieser Wellenlänge durch den Luftsauerstoff absorbiert werden, muss der Strahl entweder in hochreinen Inertgasen (Stickstoff, Helium) oder in einem Feinvakuum geführt werden. Beide Möglichkeiten sind mit der neuen 157 nm Mikrobearbeitungsstation möglich.
Die Bearbeitungsstation kann für eine Vielzahl unterschiedlicher Applikationsuntersuchungen eingesetzt werden. Eine 4-Achs-Präzisionshandhabung (drei Linear-, eine Rotationsachse) erlaubt das Verfahren der Probe relativ zum Laserstrahl mit einer Auflösung im Submikrometerbereich. Die absolute Positionierung kann mittels einer in der Bearbeitungskammer integrierten Mikroskopoptik auf wenige µm genau erfolgen.
Für die Strahlformung stehen unterschiedliche Techniken zur Verfügung. Mit einer 4-Achsen- piezo-angetriebenen CNC-Maske können Abtragsflächen mit variabler lateraler Größe erzeugt werden. Auch rotierende Masken zum Bohren oder zur Erzeugung von rotationssymmetrischen 3-dimensionalen Topographien können eingesetzt werden. Um kundenspezifische Abtragsformen zu generieren, können entsprechende Masken hergestellt werden.
Anwendungsfelder für die 157nm-Mikrobearbeitung werden insbesondere in der Photonik gesehen, zum Beispiel das Schreiben eines Phasentransmissionsgitters auf die Endfläche einer Quarzglasfaser. Diese Kombination aus Lichtleiter und optischem Element kann die Integrationsdichte in optischen Systemen erhöhen bei gleichzeitiger Reduzierung der Anzahl der benötigten optischen Elementen. Andere Anwendungsfelder liegen in der Mikrofluidik oder der Lab-on-Chip-Technik, in der diese Wellenlänge zum präzisen Bohren oder zum Einbringen von Kanälen eingesetzt werden kann.
Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Herr Michael Botts
Hollerithallee 8, D-30419 Hannover
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