Licht in Form bringen

Photonen zu steuern und zu verändern, ist für verschiedenste Technologie-Anwendungen in der Medizin, Industrie oder Unterhaltung von Nutzen. Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelt unter anderem Flächenlichtmodulatoren, welche aus bis zu mehreren Millionen Spiegeln auf einem Halbleiterchip bestehen. Die winzigen Spiegel eines Micro-Mirror-Arrays (MMA) sind einzeln ein- oder zweidimensional kippbar oder lassen sich absenken. Das Institut gilt in der Entwicklung derartiger kundenspezifischer Systeme als weltweit führend.

Eine hochintegrierte elektronische Schaltung (ASIC) steuert die Bewegung der einzelnen Mikrospiegel. Um den Technologietransfer der Systeme in die Anwendung zu erleichtern, bietet das Institut seinen Kunden Evaluations-Kits mit 64.000 (256 auf 256) Spiegeln an, welche entweder Kipp- oder Senkspiegel-Arrays beinhalten. Das Set umfasst neben dem Mikrospiegelchip selbst auch die komplette, vom Fraunhofer IPMS entwickelte, Ansteuerelektronik inklusive Software und Support. Es ist zur Modulation von Licht in einem breiten spektralen Anwendungsbereich, vom UV über den sichtbaren Bereich bis ins nahe Infrarot geeignet.

Die neu entwickelten, hochleistungsfähigen Zwei-Achsen-Kippspiegel des Fraunhofer IPMS brechen das einfallende Licht in eine Vielzahl an Lichtbündeln auf und ermöglichen eine zweidimensionale Steuerung ihrer Richtung beim Ausfallen. Sie erreichen sehr hohe Modulationsfrequenzen, bis in den Kilohertz-Bereich hinein. Anstelle einer Maskierung findet eine vollständige Lichtumverteilung statt, was Verluste minimiert. Daher eignen sich die Kippspiegel für Anwendungen, in denen eine hohe Lichtintensität benötigt wird, beispielsweise einer Materialbearbeitung wie der Laser-Ablation, -gravur oder dem Laserschneiden.

Senkspiegelarrays des Fraunhofer IPMS, die aus 4000 mal 2048 Einzelspiegeln bestehen, bilden die Kernkomponente von 3D-Displays. Diese ermöglichen eine echte Holografie mit realistischen Bildern. Ein erstes Anwendungsszenario solcher 3D-Modulationen sind Head-up-Displays im Bereich Automotive. Die Senkspiegelarrays ermöglichen es, die Hologramme nicht nur starr an den Rand des Blickfeldes zu projizieren, sondern die 3D-Bilder oder -Formen in Echtzeit und beweglich zu modulieren. So wird der Fokus aktiv auf die aktuellen Geschehnisse im Verkehr gelenkt und die Projektion verschmilzt stärker mit der Umwelt.

„Für andere Anwendungsfelder können unsere Senkspiegelarrays Wellenfrontstörungen in unterschiedlichen Spektralbereichen korrigieren und dadurch die Bildqualität verbessern“, sagt Michael Wagner, Leiter des Geschäftsfeldes Spatial Light Modulators am Fraunhofer IPMS. Die Fähigkeiten der Bauteile finden deshalb besonderes Interesse in den Bereichen Astronomie und Mikroskopie sowie in der räumlichen und zeitlichen Laserstrahl- und Pulsformung.

Auf der Messe Photonix in Tokyo vom 29. bis 31. Oktober 2024 können sich Interessierte anhand von Makromodellen und Exponaten zu den aktuellen Entwicklungen des Fraunhofer IPMS informieren und sich mit den Experten vor Ort austauschen. Neben den Flächenlichtmodulatoren und den zugehörigen Test-Kits präsentiert das Institut auf der Messe auch ein Portfolio seiner Mikroscanner und Mikrodisplays. Der Messestand des Fraunhofer IPMS befindet sich in der Makuhari Messe (Chiba, Großraum Tokio) in der Halle 1 am Stand #4-12. Persönliche Gespräche mit den Entwicklern und Wissenschaftlern vor Ort können im Vorhinein über die Webseite des Fraunhofer IPMS vereinbart werden.

Fh.-IPMS / DE