Die steigende Nachfrage nach der Integration von optoelektronischen und mikrooptischen Komponenten in einem System-in-Package für zahlreiche Anwendungen in den Bereichen Computer, Sensorik, Biomedizin, mikroelektromechanische Systeme und Kommunikation erfordert miniaturisierte mikrooptische Komponenten mit hoher Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithographie-Techniken, die auf 2D- bis 2,5D-Strukturen auf ebenen Oberflächen beschränkt sind, setzt SAL auf den Einsatz modernster Zwei-Photonen-Lithographie, die den 3D-Druck von mikrooptischen Komponenten mit hoher geometrischer Präzision und Oberflächenqualität mit Submikrometer-Auflösung ermöglicht.
Die Zwei-Photonen-Lithographie ist ein additives Fertigungssystem, das auf dem Prinzip der Photopolymerisation beruht, in der Regel im NIR-Spektrum und mit ultrakurzen Laserpulsen, wobei zwei Photonen von dem flüssigen lichtempfindlichen Material (Photoresin) absorbiert werden, das Flüssigpolymer, Photoinitiator und Monomer enthält. Die meisten handelsüblichen Photoresine haben eine vernachlässigbare Absorption im nahen Infrarotbereich (NIR), so dass der Brennpunkt tief in den Resist eindringen kann, was aufgrund verschiedener nichtlinearer Effekte nur im Brennpunktvolumen (Voxel) zur Photopolymerisation führt. Durch Justierung der Voxel-Parameter kann eine hohe geometrische Präzision und Oberflächenqualität von 3D-Strukturen erreicht werden.
In den letzten Jahren hat SAL sich in den Bereichen der photonischen Assemblierung und Integration stark weiterentwickelt. Dieser Fortschritt ist auf die Entwicklung von Fähigkeiten zur Herstellung miniaturisierter optischer Komponenten zurückzuführen, darunter Mikrolinsen, strahlteilende Komponenten, Wellenleiter und mehr. Diese Herstellung geht über die traditionellen waferbasierten Methoden hinaus und umfasst auch das Drucken optischer Elemente im Packaging, um das Licht nach Bedarf anzupassen. Hierfür wurde nun ein auf Zwei-Photonen-Polymerisation basierendes 3D-Drucksystem (Quantum X align) der Nanoscribe GmbH beschafft, ein hochmodernes System zum Drucken optischer Komponenten mit Submikron-Auflösung. Das System ist mit einer nanopräzisen Ausrichtungsgenauigkeit ausgestattet und nutzt das A2PL-Verfahren (Aligned 2-Photon Lithography) für den Druck auf optische Faserspitzen, auf photonische integrierte Schaltkreise sowie auf die Kanten von photonischen Chips. Auf den Bildern sind ein Mikrolinsen-Array zur Formung des Lichtstrahls, schräges Gitter auf einer Prismenfacette, und ein Logo von SAL gedruckt.
Der Erwerb des 3D-Drucksystems, die photonische Integration und Montage miniaturisierter optischer Komponenten sowie die Kombination mit anderen Packaging-Technologien eröffnen bei SAL neue Dimensionen der Integration auf Chip- und Wafer-Ebene.
