Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Direkte und robuste Faserverbindungen zu Mikrooptiken aus Glas, wie GRIN-Linsen und Linsenarrays (MLA), können mit einem Laserschweißverfahren hergestellt werden. Dies ermöglicht einen klebstofffreien optischen Pfad und damit die Übertragung wesentlich höherer optischer Leistungen. Das typische Karbonisierungsproblem, das bei Klebeverfahren auftritt, entfällt vollständig. Die optischen Eigenschaften dieser Verbindung bleiben dauerhaft erhalten, da weder Alterungseffekte, wie Eintrüben oder Vergilben, auftreten, noch Klebstoffschrumpf zur Dejustage der optischen Komponenten 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 Verschweißen mit dem Laser ist auch auf Glaskapillaren anwendbar, was vor allem im Kontext der Mikrofluidik, wie Biosensorik, Analytik und Arzneimittelabgabe, interessant ist. So lassen sich durch die Verbindung einer Glaskapillare an einem mikrofluidisch funktionalisierten Glaschip besonders totvolumenarme und hochdruckfeste Verbindung realisieren.
Diese vielversprechende Technologie wurde kürzlich auf photonische integrierte Schaltungen (PIC) ausgeweitet. Einzelne oder mehrere Fasern können mit Wellenleiterchips, die mit Glas beschichtet oder aus Glas gefertigt sind, verbunden werden, was für Anwendungen wie Spektroskopie im sichtbaren Wellenlängenbereich und Quantentechnologien von großer Bedeutung ist.
Die Herstellung dieser stoffschlüssigen Glas/Glas-Verbindungen mit hoher optischer und mechanischer Stabilität erfolgt auf einer automatisierten Prototyp-Montagemaschine. Die Ausrichtung der zu verbindenden Teile erfolgt je nach Bedarf durch passives oder aktives Alignment mit Mikrometergenauigkeit.
