Optische Bauelemente/MOEMS

Plattform für chipintegrierte optische IR-Komponenten#

© Fraunhofer ENAS
Spektrometer-Komponenten auf SOI-Wafer (infrarot Quellen, Wellenleiter, Filter und Koppler).
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Messeinrichtung zur optischen Charakterisierung auf Wafer-Level Spektrometer Komponenten.

Ein miniaturisiertes, modulares Spektrometer-System, welches eine Vielzahl optischer und mikromechanischer Einzelkomponenten auf einem Siliziumchip vereint und somit spektroskopische Technologien für Massenanwendungen erschließt, wird in den beiden Projekten ESAIRQ und PHiPMEMs entwickelt. Die Projekte betrachten dafür jeweils unterschiedliche Einzelkomponenten, die auf Chipebene zu vielfältigen Gesamtsystemen kombiniert werden können. Dies hat den Vorteil, dass sich die Komplexität des Systems nur auf den Entwurf, jedoch nicht auf die Technologiesequenz auswirkt. Die Herstellung in einer oberflächennahen Mikrotechnologie erlaubt die Führung und Modulation der infraroten Strahlung in der Chipebene. Dadurch ist ein hoher Grad an Miniaturisierung und Komplexität des Gesamtsystems erreichbar.

Im Projekt ESAIRQ werden Infrarotstrahlungsquellen, Fabry-Pérot-Filter und optische Gitterkoppler entwickelt. Das Projekt PHiPMEMs fokussiert auf digitale MEMS-Aktoren für die Variation optischer Eigenschaften, wie z. B. der Filterwellenlängen, und auf integrierte Cavity-Resonatoren.

Zur Charakterisierung der Spektrometer-Komponenten auf dem Chip wurde ein neuer Messplatz aufgebaut. Ein Waferprober mit optischem Messsystem und steuerbaren Faserhaltern ermöglicht die Ankopplung der optischen Strukturen auf dem Wafer mit optischen Fasern.

Die Entwicklung eines miniaturisierten, kostengünstigen Spektrometers ermöglicht den Einsatz spektroskopischer Technologie in vielen Bereichen des täglichen Lebens, wie zum Beispiel zur Analyse von Lebensmitteln mit dem Smartphone oder zur Überwachung der Luftqualität in Gebäuden oder im Straßenverkehr.