Prozessdienstleistungen & Prototypen

Laserschweißen von Glasfasern und Glaskapillaren

Laserschweißen zur Herstellung von stoffschlüssigen, faseroptischen oder mikrofluidischen Glas/Glas-Verbindungen

© Foto Fraunhofer IZM

Lasergeschweißter Faserkollimator aus einer Ø125 µm Glasfaser an einer Ø1 mm GRIN-Linse

© Foto Fraunhofer IZM

Faserarray aus 10x Ø125 µm Glasfasern auf einem Mikrolinsen-Glassubstrat (250 µm Pitch)

Mikrofluidik-Glaschip mit 6x Ø320 µm lasergeschweißten, hochdruckfesten Glaskapillaren
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Mikrofluidik-Glaschip mit 6x Ø320 µm lasergeschweißten, hochdruckfesten Glaskapillaren

Das Laserschweißen, oder auch Laserfügen, ist ein Verfahren zur Herstellung einer beständigen, stoffschlüssigen, optisch transparenten Verbindung zwischen Glasfasern und mikrooptisch funktionalisierten Glaselementen, wie z. B. GRIN-Linsen, Linsenarrays usw. Dabei entfällt die Zwischenschicht Klebstoff in der Fügestelle, was die Übertragung deutlich höherer optischer Leistungen ermöglicht (keine Carbonisierung). Die optischen Eigenschaften dieser Verbindung bleiben dauerhaft erhalten, da weder Alterungseffekte, wie Eintrüben oder Vergilben, auftreten, noch Klebstoffschrumpf zur Dejustage der optischen Komponenten zueinander führt.

Der für den festen Fügeverbund der Komponenten erforderliche Wärmeeintrag erfolgt hierbei örtlich selektiv mit einem Laser. Dadurch lassen sich Faserarrays mit einer enorm hohen Packungsdichte herstellen, die nur durch die Fasergeometrie selbst begrenzt sind.

Das Laserschweißen ist auch auf Glaskapillaren anwendbar, was vor allem im Kontext der Mikrofluidik (Sensorik und Analytik) interessant ist. So lassen sich durch die Verbindung einer Glaskapillare an einen mikrofluidisch funktionalisierten Glaschip besonders totvolumenarme und hochdruckfeste Verbindung realisieren.

Diese stoffschlüssigen Glas/Glas-Verbindungen, mit hoher optischer und mechanischer Güte, werden auf einer industrienahen Anlage der MDI Advanced Processing GmbH hergestellt. Die Ausrichtung der Fügepartner zueinander erfolgt je nach Bedarf durch passives oder aktives Alignment mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich.

Faserschweißanlage der MDI Advanced Processing GmbH