Spektrale Technologien und Systeme

Elektrisch gesteuerte, mikrooptische Chopper eignen sich hervorragend für die ultraschnelle, digitale Modulation von breitbandigen, thermischen Infrarotstrahlungsquellen. Die derzeit verfügbaren thermischen Mikro-Infrarotemitter, welche speziell für die Anwendung in miniaturisierten Absorptionsspektrometern entwickelt wurden, sind aufgrund ihrer unvermeidbaren, internen Wärmekapazität auf Modulationsfrequenzen von einigen wenigen 10 Hz begrenzt. Die Ansteuerung mit höheren Modulationsfrequenzen führt zu einem starken Verlust im Modulationskontrast und begrenzt ihre Anwendbarkeit in der Spektroskopie erheblich. Das Fraunhofer ENAS und das Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz haben einen mikrooptischen Chopper entwickelt, welcher Modulationsfrequenzen von mehr als 1000 Hz erreicht. Aus technischer Sicht wird eine subwellenlängen-strukturierte, extrem haltbare und unter Zugspannung stehende Membran aus LP-CVD Siliziumnitrid und Aluminium elektrisch zwischen einem stark reflektierenden und einem stark transmittierenden Funktionszustand umgeschaltet. Die mikrooptischen Chopper arbeiten im thermischen Infrarotbereich zwischen 8 μm und 11 μm Wellenlänge. Sie wurden erfolgreich mit mehr als 1,5 Milliarden Schaltzyklen ohne Ausfälle getestet. Die Chipgröße beträgt 8,5 mm x 8,5 mm x 0,3 mm (Länge x Breite x Dicke). Die Chopper haben eine optische Apertur von 2 mm x 2 mm.