ZIM-Innovationsnetzwerk
µHI-LIGHT
Hochintegrierte Mikrophotonik & Mikroproduktion der Zukunft
UNSERE ZIELE
Ziel des Netzwerkes µHI-LIGHT ist die Entwicklung von optischen und elektrooptischen Komponenten und Systemen im Mikro- bis Nanobereich. Hierzu gehört nicht nur die Entwicklung der optischen und elektrooptischen Komponenten und Systeme, sondern auch die Standardisierung und Automatisierung der entsprechenden Herstellungsprozesse zur Produktion und Montage der Bauteile und Systeme. Die Verwendungszwecke mikrooptischer Systeme sind ausgesprochen divers. Jedoch ist genau dieses Spezialwissen für die Realisierung dieser individuellen miniaturisierten, mikrooptischen Systeme eine Stärke der in Deutschland produzierenden Unternehmen. Um sich globalen Herausforderungen zu stellen sind branchen- und interdisziplinäre Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft erforderlich.
Das Netzwerk richtet seine Aktivitäten schwerpunktmäßig an drei Innovationsgebieten aus:
- Photonische Mikrointegration, Mikrokomponente und -systeme
Ein Schwerpunkt des Netzwerks ist die Entwicklung integrierter optischer Mikrosensoren, optische und elektro-optische Schaltungen und Schaltkreise, oder Schnittstellen zu anderen physikalischen Wirkprinzipien sowie die Entwicklung mikrointegrierter Systemkomponenten wie Polarisatoren, Nanoantennen, Filter, Schaltelemente, etc.
- Design, Schnittstellen und Datenverarbeitung
Die Konzeption und Gestaltung der hochintegrierten Mikrosysteme erfordern geeignete Design-Werkzeuge. Für einen plattformübergreifenden, ganzheitlichen Entwurf opto-elektronischer und opto-mechanischer Mikrosysteme müssen Designmethoden entwickelt werden, die solche Präzisionssysteme auf höchstem Niveau professionell entwerfen können. Um dabei die Übertragung verschiedener Eigenschaften und Signale zu ermöglichen, müssen Gemeinsamkeiten gefunden und entsprechende Protokolle für beide Systeme festgelegt werden, die einen Datenaustausch und eine -verarbeitung ermöglichen. Wenn wir von Mikrosystemtechnik sprechen, müssen diese Schnittstellen ohne zusätzliche Bauteile ermöglicht werden.
- Produktionskonzepte, Aufbau- und Verbindungstechnik
Für eine erfolgreiche Miniaturisierung der Optik und Photonik werden neue präzise Fertigungskonzepte für eine hybride und monolithische Integration entwickelt. Durch Mikroaufbautechniken der Aufbau- und Verbindungstechnik sollen Komponenten so nah wie möglich an den Einsatzort gebracht werden. Ein Teilgebiet der monolithischen Integration und zur Vereinfachung von mikrooptischen Produktionsprozessen sowie zur Erschließung neuer optischer Funktionen sind neue Materialien und Materialsysteme, die das Zusammenbringen von optischen und elektronischen Komponenten auf eine System-Plattform erlauben. Besondere Anforderungen an Materialien in der Mikrooptik liegen häufig in hoher Beständigkeit, hoher Laserzerstörschwelle und der Transparenz vom ultravioletten bis infraroten Spektralbereich. Oft sind Elemente mit diesen Eigenschaften spröde Materialien, die auch entsprechend besondere Bearbeitungstechnologien erfordern. Eine Bündelung verschiedener Kompetenzen in Produktionstechnologien wie der Lithografie und der additiven Fertigung erlauben die diversen Ansprüche der Materialien, optischen Komponenten und Systeme zu berücksichtigen.
UNSERE MOTIVATION
Die Miniaturisierung ist ein unveränderter, weltweit wichtiger Entwicklungstrend, der sich auch bei den optischen Technologien durchsetzt. Oftmals sind mikrooptische Bauteile das funktionskritische Element eines technischen Systems. Eine Miniaturisierung bei gleicher oder verbesserter Funktionalität sowie Leistungsfähigkeit ermöglicht eine flexiblere Verwendung bei reduziertem Raumbedarf.
Mit einer Miniaturisierung können neue Funktionalitäten erschlossen werden
Darüber hinaus erlaubt die Miniaturisierung die Integration von verschiedenen Funktionalitäten eines Systems in einem geschlossenen Fertigungsschritt und die Verwendung einer einheitlichen Plattform. Mit einer Miniaturisierung können neue Funktionalitäten erschlossen werden, die auf der makroskopischen Skala nicht möglich sind. Um innovative Produkte in der Photonik zu realisieren ist eine Miniaturisierung unabdingbar.
UNSERE VISION
Auch in der Photonik ist die Miniaturisierung von Optiken bzw. von optischen Komponenten somit ein wichtiger Baustein, wodurch sich vollkommen neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen. Durch Entwicklungsaktivität mit einer noch umfassenderen Integration optischer Systeme und einer deutlich engeren Verbindung zwischen mechanischen, optischen, elektrischen und thermischen Wirkungen bzw. Funktionalitäten können deutlich schnellere und energieeffizientere Systeme geschaffen werden. Als Zukunftstechnologie kann die Photonik viele Schlüsselprobleme lösen und ihre elektronischen Vorgänger ablösen.
Zu diesem Zweck müssen nicht nur neue optische Komponenten und Systeme entwickelt werden, sondern auch Prozesstechnologien zur präzisen und preiswerten Herstellung integrierter photonischer Baugruppen.