Forschung & Entwicklung

Beschichtung von Freiformoberflächen für großflächige optische Komponenten

Es ist erstmals gelungen, eine Beschichtungstechnologie zur Abscheidung lateral gradierter optischer Schichten auf großflächigen 2-D- und künftig auch auf 3-D-Substraten zu entwickeln.

Licht als universelles Medium und Energieträger spielt in immer mehr Branchen und Märkten eine bedeutende Rolle. Ob in der Datenübertragung, der Kommunikation, Energiegewinnung, Laserbearbeitung oder in der klassischen Optik. Dementsprechend steigen die Anforderungen an leistungsfähige Optikprodukte und Systeme rasant an. Die Bauelemente und die integrierten optischen Systeme werden immer komplexer. Mit der Möglichkeit, freigeformte Oberflächen in der Optik einzusetzen steigt auch die Komplexität der Beschichtungen. Anwendungen mit geformten Oberflächen, die dem Betrachter ermöglichen, Inhalte oder Dinge aus verschiedenen Perspektiven zu sehen oder bei variierendem Licht- Einfallswinkel eine gewünschte optische Wirkung zu erzielen, erfordern hochkomplexe optische Schichtsysteme.

Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP ist es nun gelungen, neue Prozesse und Beschichtungstechnologien zu entwickeln, die für Freiformoberflächen großflächiger optischer Komponenten nutzbar sind. Konkret geht es um die Herstellung lateraler Gradientenschichtsysteme. Ziel dieser Forschungen ist es, angepasste optische Schichtsysteme für Anwendungen mit variablem Lichteinfallswinkel herzustellen, die z. B. für Holografie, Head-up-Displays oder auch Laserbelichtungs- und Laserbearbeitungssysteme relevant sind. Ein Fokus liegt dabei auch auf der Anpassung der Beschichtungstechnologie für größere Flächen, da inzwischen ein Trend zu größer werdenden Substraten mit geformter Fläche erkennbar ist.

Mit den erreichten Ergebnissen ist man nun in der Lage, durch die lokale Anpassung der optischen Funktion die optische Wirkung der Schichtsysteme besser auf spezielle Kundenanforderungen einzustellen. Das gilt insbesondere für großflächige bzw. 3-D-Substrate, wo der Lichteinfallswinkel in der späteren Anwendung lokal unterschiedlich ist und die eine lokale Variation der optischen Funktion erfordert. Dr. Daniel Glöß, Leiter der Abteilung Dynamische Beschichtung erläutert dazu: „Die Anforderungen an die Beschichtungstechnologie sind sehr hoch. Praktisch müssen wir die Schichtdicke lokal unterschiedlich einstellen. Das geht entweder durch Beschleunigung bei der Beschichtung oder durch Variation der Beschichtungsrate in Abhängigkeit vom Substratort. In beiden Fällen benötigen wir u. a. eine sehr präzise Substratbewegung. Wir verfügen mit der PreSensLine über eine Beschichtungsanlage, in der wir einen speziellen Präzisionsantrieb haben. Die Anlagensteuerung wurde jetzt so modifiziert, dass wir derartige Beschichtungen umsetzen und kundenspezifisch anbieten können.“

In Zukunft wird an der Weiterentwicklung der Simulation gearbeitet, um die passenden Beschichtungsabläufe für vorgegebene Schichtdickenprofile zu berechnen. Außerdem sollen neben den bisherigen flächigen Beschichtungen künftig auch 3-D-Substrate, wie z. B. größere Spiegel oder Linsen, beschichtet werden. Wichtige Hardwarevoraussetzungen dafür sind mit der PreSensLine-Anlage am Institut bereits gegeben.

von mn

www.fep.fraunhofer.de

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