Neue Mikrooptiken für die optische Datenübertragung

01.10.2020 - Kategorie: Forschung & Entwicklung

Linkshändige Spiralphasenplatte in Quarzglas (topological load Nl = 6).

Fork-Grating in Quarzglas (topological load Nl = 4).

Wir haben zwei Methoden zur Herstellung einer neuen Art von Mikrooptiken entwickelt, die im Bereich der optischen Datenübertragung von großem Interesse sind. Diese neuen Verfahrensvarianten erlauben die Herstellung von Mikrospiralphasenplatten und speziellen Beugungsgittern, den sogenannten Fork-Gratings. Beide Elemente beeinflussen den Drehimpuls elektromagnetischer Strahlung, was zur Realisierung neuer Multiplexing-Methoden genutzt werden kann. Das sogenannte (orbital angular momentum) OAM-Multiplexing ist eine neue vielversprechende Methode die Kapazität optischer Datenübertragungskanäle deutlich zu steigern. Die Bewältigung der stetig steigenden Datenmengen, welche mit der Digitalisierung und Industrie 4.0 einhergehen und die damit verbundenen Probleme können nur durch neue Lösungsansätze wie diesen bewältigt werden. Die neuen Strukturierungsmethoden können dabei helfen neue optische Konzepte zu entwickeln und umzusetzen.

Für die Herstellung der Mikrooptiken kommt die Fluorlasermikrostrukturierung zum Einsatz, welche besonders gut für die Mikrobearbeitung von hochtransparenten Materialien wie wide bandgap Materialien und technischen Gläsern, insbesondere auch hochreinen Quarzgläsern, geeignet ist. In den Projekten "LAMIDIRE" und "UltraLas" wurde das Verfahren bereits speziell hinsichtlich seines Einsatzes zur Herstellung unterschiedlicher Mikrooptiken untersucht. Auf Basis der entwickelten Methoden und Verfahrensvarianten können damit eine Vielzahl an mikrooptischen Elementen hergestellt werden. Dazu gehören neben den beiden neuen Arten beispielsweise auch diffraktive Phasenelemente, binäre Phasen- und Blaze-Gitter, rotationssymmetrische Linsen, Zylinderlinsen und Fresnel-Linsen. Parallel zu den Untersuchungen wurde das Verfahren vor einigen Jahren auch erstmals in einen Wafer-basierten Fertigungsprozess integriert, mit dem Ziel neuartige optische Datenübertragungsmodule herzustellen.

Die optische Datenübertragung ist im Allgemeinen ein potenzielles Anwendungsgebiet für die hergestellten Mikrooptiken und somit auch für die Fluorlasermikrostrukturierung selbst. Aktuell arbeiten wir an daran, das Verfahren in Richtung Qualität, Quantität und Flexibilität noch einmal deutlich zu verbessern. Ziel ist es, es in jeder Hinsicht auf ein industrielles Niveau zu heben und somit das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen.

 

Kontakt: Prof. Dr. rer. nat. Steffen Weißmantel