Mikrofluidik und spektroskopische Analyse

Durchstimmbare Durchlassfilter für Infrarotlicht

FPIs mit Bragg-Reflektoren.
FPI mit sub-wellenlängen Gitterreflektoren.

Das Fraunhofer ENAS entwickelt zusammen mit seinen Partnern, dem Zentrum für Mikrotechnologien der Technische Universität Chemnitz und der InfraTec GmbH, elektrisch abstimmbare Bandpassfilter für den infraroten Spektralbereich. Die Entwicklungen wurden in verschiedenen Projekten (MIDAS1, SIRKO2, NanoRef3, Nano3pt4) öffentlich gefördert sowie durch die Firma InfraTec GmbH. Einige Filtertypen werden bereits erfolgreich, mit bis zu 240 Chips pro Waferverbund, in einem 6-Zoll-MEMS-Prozess hergestellt. Neue FPI-Chips zeigen technologische Weiterentwicklungen, wie z.B. die Verwendung von Subwellenlängenstrukturen zur Herstellung von Reflektoren mit Nanoimprintlithographie. Die InfraTec GmbH integriert die Filter mit zusätzlichen optischen Komponenten und Infrarotdetektoren in kompakte TO-8 Gehäuse. Diese Module sind leistungsfähige Mikrospektrometer, wobei das abstimmbare Infrarotfilter als wellenlängenselektives Element wirkt. Verschiedene Typen des Infrarotfilters decken den Spektralbereich von 3 µm bis 11 µm Wellenlänge ab. Sie arbeiten nach dem physikalischen Prinzip des Fabry-Pérot-Interferometers. Die Filter haben eine optische Apertur von 2 mm x 2 mm. Die Maximaltransmission beträgt bis zu 90 % und die Bandbreite (FWHM) bis zu 20 nm. Die Durchstimmspannung hängt vom gewählten Spektralbereich ab, liegt jedoch für viele Typen unter 50 V. Die Chips haben eine Größe von 7 mm x 7 mm x 0,6 mm.