Hochpräzise refraktive optische Elemente (ROEs): mikrooptische Lösungen vom DUV- bis zum LWIR-Bereich
Refraktive optische Elemente lenken das Licht mit äußerster Präzision und sind damit die treibende Kraft hinter den Technologien, die unsere Welt prägen.
ROEs für vielfältige Funktionen
Mit unseren hochentwickelten ROEs können wir eine Vielzahl von Funktionen bei minimalem Lichtverlust realisieren.
Dazu gehören:
- Kopplung von Fasern und Wellenleitern, sowie Kollimation zum Beispiel für das wellenlängenselektive Schalten von optischen Datenströmen in Datenzentren
- Homogenisierung des Lichts über einen bestimmten Bereich
- Laserstrahlformung zur Umwandlung bestehender Strahlprofile in kundenspezifische Intensitätsprofile
Materialvielfalt für jedes Spektrum
Die Wahl des Materials bestimmt den Anwendungsbereich unserer ROEs:
- Sichtbares Licht und UV: Hochwertiger Quarz.
- Spezielle Wellenlängen: Materialien wie Silizium (Si), CaF₂, Al₂O₃, ZnSe und ZnS bieten optimale Transparenz für spezifische IR- und UV-Anwendungen.
Hervorragende Konstruktions- und Fertigungsqualität für eine breite Palette an Mikrooptiken
Jenoptik entwickelt und fertigt Mikrolinsenarrays unter Verwendung der sogenannten Grautonlithographie und Nanostrukturierung – und schafft so maßgeschneiderte, hochpräzise Mikrooptiken mit:
- hoher Uniformität und großen Füllfaktoren,
- rechteckigen, quadratischen, zylindrischen und sechseckigen Formen,
- flexibler asphärischer Auslegung,
- passender Substratauswahl für DUV bis LWIR-Wellenlängen.
Refraktive Optische Elemente (ROEs) für anspruchsvolle Industrie- und Fertigungsanwendungen
Bei Jenoptik beschränken wir uns nicht darauf, Licht lediglich zu lenken. Wir entwickeln ROEs, um Licht mit Nanometerpräzision zu steuern und so die Effizienz Ihrer kritischsten Prozesse zu steigern. Unsere Kompetenz liegt in der engen Zusammenarbeit mit unseren Kunden bereits ab den frühen Entwicklungsphasen.
Wir liefern Hochleistungsmikrolinsen für:
- Halbleiterfertigung: Mikrooptiken für Lithografie- und Inspektionssysteme
- Optische Datenkommunikation: Koppler für optische Faser und Wellenleiter
- Lasermaterialbearbeitung: ROEs in Produktionsanlagen
- Beleuchtung und Energie: Mikrooptiken für moderne Beleuchtungsanwendungen
- Biomedical: Laserbehandlungen von Augen und Haut
- Messtechnik: Wellenfrontprüfstände und homogene Beleuchtungssysteme
- Infrarot-Anwendungen: LiDAR
Entdecken Sie unser Produktportfolio:
ROEs bilden die Grundlage der klassischen Optik. Im Gegensatz zu Diffraktiven Optischen Elementen (DOEs), die Licht durch Beugung lenken, oder reflektierenden Elementen (Spiegeln) nutzen ROEs das Prinzip der Brechung. Das bedeutet, dass sich die Richtung des Lichts ändert, wenn es von einem Medium (z. B. Luft) in ein anderes mit einem anderen Brechungsindex (z. B. Glas oder Kunststoff) übergeht.
ROEs lassen sich auf verschiedene Weise kategorisieren: nach ihrer Geometrie (Form), nach ihrer optischen Funktion oder nach ihrer Fertigungstechnologie.
Typische ROEs sind:
- Linsenartige: Sphären, Asphären, Zylinder und Strahlformer
- Prismenartige: refraktives Axikon
- MLAs (Mikrolinsenarrays), systematisch und zufällig angeordnet
ROEs können folgende Funktionen erfüllen:
- Fokussierung (Bündelung): Bündelung von parallelem Licht auf einen einzigen Punkt (den Brennpunkt).
- Kollimation (Parallelisierung): Umwandlung von divergentem Licht (aus einer Punktquelle) in paralleles Licht.
- Abbildung: Erzeugung eines realen oder virtuellen Bildes eines Objekts (Vergrößerung/Verkleinerung).
- Strahlformung: Veränderung der Intensitätsverteilung des Strahls (z. B. von einem Gaußschen Profil zu einem flachen „Top-Hat“-Profil oder einer Linie).
- Die Faserkopplung ist eine entscheidende Funktion von ROEs, auch wenn es sich technisch gesehen um eine spezifische Anwendung der Fokussierung und Strahlformung handelt.
Lithografie:
- Elektronenstrahl-, Projektions- und Kontaktlithografie
- Ausrichtungsfähigkeit von der Vorderseite zur Rückseite
- Substratgrößen: 2″–8″, Dicke 0,2 mm bis 6,35 mm
- Grautonlithographie
Ätzen:
- Plasmaätzen
- Nassätzen
Bonding:
- Wafer level bonding
- Optical contacting thin film deposition
- ARC, thermal oxide
- Dicing for all material types Si & SiO2 wafer
Faserkopplung ist der Prozess der effizienten Übertragung von Licht aus einer Quelle (z. B. einer Laserdiode, LED...) in den Kern einer optischen Faser. Ziel ist es, möglichst viel Licht in die Faser einzukoppeln und darin einzuschließen (mittels Totalreflexion).
Warum ist das eine besondere Herausforderung?
- Akzeptanzwinkel (NA): Optische Fasern nehmen nur Licht auf, das innerhalb eines bestimmten Kegelwinkels einfällt (definiert durch die numerische Apertur). Trifft das Licht in einem steileren Winkel auf, entweicht es aus der Faser.
- Kleine Kerngröße: Faserkerne sind winzig (häufig 2–100 µm bei Single- bzw. Multimode-Fasern). Das optische Element muss den Strahl auf eine sehr präzise Punktgröße fokussieren.
- Hohe Präzision erforderlich: Eine Fehljustage von wenigen Mikrometern bis Submikrometern kann bereits erhebliche Signalverluste verursachen.
1. Kollimationslinsen (an der Quelle)
- Funktion: Laserdioden und LEDs strahlen Licht in einem stark divergenten, oft elliptischen Muster ab.
- Rolle des ROE: Eine kleine asphärische Linse wird nahe an der Quelle platziert, um das Licht zu kollimieren (parallel auszurichten). Dadurch lässt sich der Strahl leichter handhaben und fokussieren.
- Warum? Herkömmliche sphärische Linsen würden Abbildungsfehler verursachen, die eine ausreichend scharfe Fokussierung in den kleinen Faserkern unmöglich machen würden.
2. Fokussierlinsen (am Fasereingang)
- Funktion: Der kollimierte Strahl wird in den Faserkern fokussiert.
- Rolle des ROE: Eine Linse mit entsprechend hoher numerischer Apertur (NA) fokussiert den Strahl auf eine Punktgröße, die auf den Durchmesser des Faserkerns angepasst ist.
- Warum eine hohe NA? Um möglichst viel Licht einzufangen und sicherzustellen, dass der fokussierte Strahl innerhalb des Akzeptanzwinkels der Faser liegt.
3. Strahlformung (bei asymmetrischen Quellen)
- Funktion: Viele Laserdioden emittieren einen elliptischen Strahl (z. B. 10 µm x 100 µm), während Faserkerne rund sind.
- Rolle des ROE: Zylinderlinsen oder anamorphotische Prismenpaare formen den elliptischen Strahl in einen runden um, bevor er in die Fokussierlinse eintritt.
- Warum? Um die Kopplungseffizienz zu maximieren. Wird versucht, eine Ellipse direkt in einen Kreis zu fokussieren, geht viel Licht verloren.
Merkmale:
- Erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis
- Erhöht die Empfindlichkeit
- Für Rückseitenbeleuchtung geeignet
- GaP-Designs verfügbar
- Asphärische Designs
Weitere Anwendungen:
- LCD-basierte Projektoren
- Backlight-Homogenisierer
- 3D-Displays
- Facettenaugen-Optiken (Compound Eyes)
- CCD- und CMOS-Arrays
- IR-Focal-Plane-Arrays
- Bolometer
Jenoptik fertigt refraktive Homogenisierer mithilfe von Mikrolinsenarrays, die einen inhomogenen Eingangslichtstrahl mischen und in eine kontrolliert gleichmäßige Intensität überführen. Unsere refraktiven Homogenisierer eignen sich für Eingangsstrahlen, die single- oder multimodig, monochromatisch oder breitbandig sein können. So lässt sich nahezu jede Strahlform erzeugen, um eine exakte und homogene Beleuchtung zu gewährleisten.
Refraktive Homogenisierer eignen sich ideal für Laseranwendungen, bei denen der Laserstrahl eine kontrollierte Form beibehalten muss. Die optischen Elemente erreichen eine Uniformität von 3 bis 5 % und können runde, quadratische oder andere Intensitätsverteilungen erzeugen. Der wesentliche Vorteil refraktiver Homogenisierer gegenüber diffraktiven Diffusoren liegt darin, dass sie über einen breiteren Wellenlängenbereich mit sehr geringer nullter Ordnung eingesetzt werden können. Dadurch lassen sich unterschiedliche ROEs realisieren, die zusammen den gesamten Bereich von DUV bis LWIR abdecken.
Merkmale:
- Hohe Uniformität
- Hoher Wirkungsgrad
- Breitbanddesigns verfügbar
- Für ausgedehnte Lichtquellen geeignet
- Beidseitiges Design verfügbar
Anwendungen:
- Maskenbeleuchtung & Laserlithografie
- Laser-Materialbearbeitung, z. B. Schweißen, Schneiden, Ritzen, Löten, Bohren
- Lasersensoren
- Kommunikationstechnik
- Zielsysteme
- Markierung
- Machine Vision
Mikrolinsenarrays für Faserkopplung und Kollimation in ICT-Anwendungen
In der Informations- und Kommunikationstechnologie (ICT) ist die effiziente Lichtübertragung zwischen Fasern, Wellenleitern und Lasern entscheidend für die Systemleistung. Mikrolinsenarrays sind in diesem Bereich unverzichtbar geworden, da sie die Kopplungseffizienz und die räumliche Auflösung verbessern und so eine leistungsstarke Faserübertragung ermöglichen.Entdecken Sie das Mikrooptik-Portfolio von Jenoptik, das eine Kopplung zwischen Laserquellen und optischen Fasern mit Nanometergenauigkeit gewährleistet. Unsere Lösungen minimieren Signalverluste und Rückreflexionen und maximieren gleichzeitig die Bandbreite. Für anspruchsvolle Multi-Faser-Array-Anwendungen bieten wir spezialisierte asphärische Mikrolinsenarrays, die eine gleichbleibende Strahlqualität über mehrere Kanäle hinweg sicherstellen.
Bereit, Ihre optische Leistung zu optimieren? Entdecken Sie unser Mikrooptik-Portfolio oder kontaktieren Sie unsere Experten, um Ihre spezifischen Anforderungen zu besprechen.
Maßgeschneiderte Mikrolinsen & Arrays für die optische Datenkommunikation der nächsten Generation
Schöpfen Sie das volle Potenzial hochleistungsfähiger Konnektivität mit den kundenspezifischen mikrooptischen Lösungen von Jenoptik aus. Wir liefern hochpräzise, zuverlässige Komponenten, die den anspruchsvollen Anforderungen moderner Rechenzentren und Kommunikationsinfrastrukturen gerecht werden.
Optimiert für Schlüsselanwendungen:
- Pluggable Optical Transceiver
- Wellenlängenselektive & optische Schaltsysteme (WSS/OCS)
- Co-Packaged Optics (CPO) & Near-Packaged Optics (NPO)
- External Laser Small Form Pluggable (ELSFP)
- Fasersteckverbinder
