Lasermikrostrukturierung und Laserfeinbearbeitung

Heutzutage ist die Materialbearbeitung mit Lasern in das Gebiet der Mikrotechnik vorgedrungen und erschließlig dadurch neue Möglichkeiten bei der Fertigung und Bearbeitung sehr kleiner Strukturen (Bearbeitungsdimensionen grob: 1 mm bis unter 1 Mikrometer; „Mikromaterialbearbeitung“). Für Bauteile aus solchen Mikrostrukturen gibt es ein breites Anwendungsspektrum. Beispiele dafür finden sich in der Sensorik, bei industriellen mikromechanischen und mikroelektronischen Bauteilen, bei mikrooptischen Elementen (z.B. für die optische Informationstechnik), sowie im Bereich der Biotechnologie (z.B. der Lab-On-A-Chip-Technik). Darüber hinaus eröffnet sich die Möglichkeit der (nahezu) schmerzfreien Zahnbehandlung, insbesondere wenn ultrakurze Pulse zum Bohren eingesetzt werden. Somit ist „Lasermikrotechnik“ ein innovatives Gebiet.

Ein Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung der Arbeitsgruppe ist das Erzeugen und Bearbeiten solcher Mikrostrukturen mittels Laserstrahlung. Hierzu stehen der Arbeitsgruppe verschiedene Laseranlagen, sowie das Mikrotechniklabor und das NanoLab zur Verfügung. Das Arbeitsgebiet umfaßt das Bohren von Löchern, das Erzeugen von Kanälen und das Schneiden mit sehr feinen Schnittkanten, jeweils mit typischen Dimensionen im Mikrometerbereich. Bei Wahl der passenden Prozessparameter ist dabei eine sehr präzise Bearbeitung möglich, bei gleichzeitig geringer Belastung des Werkstückes, speziell der Randzonen. Abhängig vom jeweils eingesetzten Laser können unterschiedlichste Materialien bearbeitet werden, z.B. Metalle und Halbleiter, sowie Dielektrika wie Glas, Keramik und Polymere.

Beispiele für die oben erwähnten Anwendungen sind von der Arbeitsgruppe hergestellte und in Experimenten bei verschiedenen Kooperationspartnern eingesetzte spezielle mikrostrukturierte „Targets“ (micro structured targets for x-ray generation and proton and ion acceleration experiments). Das Ziel dieser Experimente ist die Optimierung von Röntgenquellen bzw. die Untersuchung der Erzeugung und Beschleunigung von Protonenstrahlen, welche mit einem Hochleistungslaserpuls erzeugt werden. Darüber hinaus werden Mikrokanäle für die Mikroschockwellenexperimente der eigenen Arbeitsgruppe generiert.

Als weiteres Beispiel sei die Strukturierung von Solarzellen genannt, mit dem Ziel zum einen die Produktionszeit und die Produktionskosten zu senken. Ein anderes Ziel ist die Verbesserung der Lichteinkopplung in Solarzellen (speziel in Dünnschichtsolarzellen), um auf diese Weise deren Effizienz zu steigern. Eine entsprechende Zusammenarbeit findet mit dem EWE-Forschungszentrum NEXT ENERGY, Oldenburg {Link: http://www.next-energy.de/} statt.

 

 

Neben dem Materialabtrag ("Ablation") umfaßt die Mikrostrukturierung auch die Materialmodifikation, z.B. für das Erzeugen von Lichtwellenleitern. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit integrierte und sehr hochwertige optische Komponenten auf kleinstem Raum zu generieren. Diese sind für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar und können kostengünstig sein Eine zunehmende Anzahl von Beispielen ist in der optischen Kommunikationstechnik und bei optischen Sensoren zu finden. Als Beispiel einer solchen Materialmodifikation sei die lokale Brechungsindexmodifikation durch Excimerlaserbelichtung in PMMA genannt, wodurch sich Wellenleiterstrukturen ergeben. In Kooperation mit der - AG Optische Kommunikationstechnik/Integrierte Optik -Brückner - wird der Einfluß der Belichtungsparameter untersucht. Die Wellenleiter weisen Singlemode und Multimode-Verhalten bei den Übertragenen Wellenlängen von 670 und 1550 nm auf.

Gemeinsame Kooperationen und Projekte mit der Industrie und anderen Partnern, sowie Auftragsarbeiten (Beratung, Lohnfertigung und/oder Entwicklungsarbeiten) werden angeboten.

Darüber hinaus stehen wir Ihnen gerne für Fragen rund um die Lasermikrotechnik zur Verfügung.

Joint cooperations and projects with industry and other partners wellcome. These include consulting, job order production and development.