Photonic West 2009

27.-29. Januar 2009 in San José/USA South Hall, Stand 6329

(PresseBox) ( Dresden, )
Das Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme führt kundenspezifische Entwicklungen in den Bereichen Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik durch. Es ist dabei Partner von der ersten Idee über Machbarkeitsuntersuchungen bis zur Prototypenentwicklung. Die Produkte können in der eigenen Prozesslinie entwickelt und als Pilotserie gefertigt werden. Etwa 230 Wissenschaftler arbeiten mit modernstem Equipment an Projekten auf den Gebieten Sensor- und Aktuatorsysteme, Mikroscanner, Flächenlichtmodulatoren, Lifetronics und Organische Materialien und Systeme.

Auf der Photonic West 2009 (South hall, Stand 6329) stellt das Fraunhofer IPMS Exponate zu folgenden Themen aus:

1. Scanning Photon Mikroskop auf Basis von 2D MEMS Scannerspiegeln

Laser Scanning Mikroskopie ist ein etabliertes bildgebendes Verfahren für unterschiedliche Anwendungsfelder. Die zu erfassenden Objekte werden von einem fokussierten Laserstrahl abgerastert und das von der Probenoberfläche gestreute Licht wird durch einen passend montierten Detektor wieder erfasst. Derzeit auf dem Markt verfügbare Systeme sind jedoch sehr voluminös und kostenintensiv. Damit sind ihre Einsatzmöglichkeiten stark eingeschränkt. Einen möglichen Ausweg zeigt das Fraunhofer IPMS mit seinem Scanning Photon Mikroskop. Es funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, nutzt zur Lichtablenkung jedoch einen am Institut entwickelten zweidimensionalen resonanten Mikroscannerspiegel. Aus dessen minimalen Abmessungen (4 x 3 mm2) ergeben sich weitreichende Möglichkeiten der Miniaturisierung. Der gezeigte Demonstrator der Größe 4 x 10 x 20 cm³ nimmt Bilder mit einer Größe von 1000 x 1000 Bildpunkten bei einer Auflösung von 10 ?m pro Bildpunkt auf, das Bildfeld beträgt somit 1 x 1 cm². Durch Veränderungen des optischen Aufbaus ist eine weitere Steigerung der Leistungsparameter möglich. Besonders interessant für zukünftige Anwendungen ist die Möglichkeit, durch die Auswahl der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts in der Probe Prozesse anzuregen, beispielsweise Fluoreszenz, und diese wellenlängespezifisch auszuwerten. Potenzielle Anwendungsfelder sind die zerstörungsfreie Prüftechnik, beispielsweise zur Detektion von Mikrorissen, oder die Biotechnologie. Die Messung ist sowohl im Hellfeld als auch im Dunkelfeld möglich. Das Funktionsprinzip des "Scanning Photon Microscopes" kann auf andere Anwendungsfelder ausgedehnt werden. Durch weitere Miniaturisierung des optischen Aufbaus wird die Realisierung von Endoskopen mit erweiterter Funktionalität möglich, die sich mit konventionellen Videoendoskopen, die CMOS-Imager nutzen, nicht erzielen lässt. Der Mikroscannerspiegel erlaubt z.B. die gleichzeitige Projektion von Daten mit der Bilderfassung. Durch die Kombination der Bilderfassung mit "Time-of-Flight"-Messungen wrd zudem eine dreidimensionale Bilderfassung möglich.

2. OLED-on-CMOS-Integration für sensorische Anwendungen

Organische Leuchtdioden (OLEDs) erlauben neben dem Standard-Substratmaterial Glas die Integration in verschiedene anwendungsspezifische Untergründe, z.B. auf Silizium-Wafer. Insbesondere in Verbindung mit CMOS-Schaltungstechnik (OLED-on-CMOS) können ihre Vorteile wie Leuchtdichte, Effizienz, niedrige Betriebsspannung, spektrale Charakteristik neben der herkömmlichen Anwendung in Displays gänzlich neue und alternative Applikationen bedienen. Dies ergibt sich insbesondere aus der Kombination mit integrierten CMOS-Bauelementen und -Sensoren (z.B. Photodetektoren), die mittels OLED-on-CMOS-Technologie erstmals durch effiziente und stabile Lichtemitter auf dem CMOS-Chip ergänzt werden können, sowie der CMOS-basierten Ansteuerung, Auslese und Signalverarbeitung. Dabei läßt sich der Lichtemitter platzsparend oberhalb der CMOS-Elektronik anordnen, benötigt also keine zusätzliche Chipfläche. Diese Verbindung ermöglicht hochentwickelte Bauelemente und deren Anwendung: zum einen OLED-Mikrodisplays (auf CMOS-Untergrund) mit eingebettetem Bildempfänger ('bi-direktionales Mikrodisplay') zur interaktiven Adaption des Displayinhaltes mittels Augen-Steuerung und zum anderen optoelektronische Sensoren mit integrierter Lichtquelle. Dieser Thematik widmet sich das Fraunhofer IPMS seit einiger Zeit und hat zwischenzeitlich verschiedene Technologie-Demonstratoren vorgestellt. Auf der Photonic West 2009 zeigt Fraunhofer IPMS den Prototypen eines bi-direktionalen OLED-Mikrodisplays, bei dem eine bildgebende CMOS-Photodiodenmatrix verschachtelt in einem auf dem CMOS-Chip integrierten QVGA-Display (ca. 12 x 9mm²) arbeitet. Weiterhin wird ein optischer Flußsensor präsentiert, bei dem die erforderliche Lichtquelle mit auf dem CMOS-Sensorchip integriert ist. Eine CMOS-Photodiodenzeile gestattet die Detektion der Geschwindigkeit eines Partikelflusses, während die eingebettete OLED-Lichtquelle in Form von Streifen parallel neben der Photodiodenzeile der Beleuchtung des Mediums dient. Die damit verbundene Reduzierung des Aufwands hinsichtlich Aufbau- und Verbindungstechnik erlaubt den Einsatz derartiger Bauelemente in zahlreichen Anwendungsfeldern: in der Chemie, Medizin und Life Science. Weitere Anwendungen von OLED-on-CMOS reichen von Lichtschranken und Optokoppler bis hin zur optischen Kommunikation.
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