Szklane mikroukłady optyczne: od segmentu specjalistycznego po rynek masowy
Finansowany ze środków UE zespół badawczy połączył w ramach projektu WAFERLEVELOPTICS formowanie szkła z produkcją opartą na płytkach, tworząc metodę masowej, przemysłowej produkcji szklanych mikroukładów optycznych. Skalowalna platforma produkcyjna ma umożliwić uzyskanie 1% wzrostu w docelowych sektorach europejskiej branży fotonicznej w ciągu pięciu lat od zakończenia projektu. Oparte na płytkach metody produkcji są z powodzeniem stosowane do masowego i taniego wytwarzania polimerowych mikroukładów optycznych, jednak dotychczas brak było podobnych technik produkcji komponentów szklanych. Choć szkło jest lepsze niż polimery w przypadku zastosowań wymagających zwiększonej odporności na warunki środowiskowe i biokompatybilności, komponenty szklane były do niedawna stosowane tylko w specjalistycznych drogich elementach, wytwarzanych w małych ilościach. Konwencjonalna technika formowania szkła umożliwia wytwarzanie od 1 do 20 pojedynczych mikrownęk optycznych przy pomocy oddzielnych form dla każdej wnęki. W układach optycznych najczęściej potrzebne są co najmniej trzy rodzaje wnęk optycznych, o idealnym ustawieniu względem siebie. Co nie mniej ważne, w produkcji trzeba wielokrotnie powtarzać poszczególne etapy, aby udoskonalić i ustawić formy, co przekłada się na wydłużenie czasu i zwiększenie kosztów. Dzięki technologii WAFERLEVELOPTICS możliwe jest wytwarzanie 100 lub więcej różnych, precyzyjnych mikrownęk optycznych na pojedynczej płytce za pomocą jednej monolitycznej formy, zamiast 100 różnych form. Zastosowanie nowego materiału pozwala zminimalizować kurczenie się form i pękanie szkła, zapewniając stabilność procesu. Wnęki są idealnie ustawione na płytce, co umożliwia automatyczne tworzenie stosów płytek oraz ich formowanie w układy optyczne. Do testów demonstracyjnych nowej technologii wykorzystano produkcję szklanej soczewki kolimacyjnej, tj. przetwarzającej rozbieżne wiązki światła pochodzące z mocnej diody LED w wiązki równoległe. Soczewka cieszy się ogromnym zainteresowaniem, a dzięki możliwościom masowej produkcji, jakie wkrótce otworzą się przed wytwórcami, jej cena powinna być równie atrakcyjna co jej jakość. Technologia WAFERLEVELOPTICS przyczyni się do zdobycia przez Europę pozycji potentata na rynku nanoprodukcji w ramach całej branży fotonicznej, a nawet wyprzedzenia konkurentów azjatyckich i amerykańskich.
Słowa kluczowe
Mikrooptyka, formowanie szkła, na płytce, forma monolityczna, symulacja metodą elementów skończonych, produkcja skalowalna
