Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces
Die Fraunhofer-Institute Fraunhofer ILT und Fraunhofer IOF besitzen umfangreiches Know-how in der Entwicklung von Technologien zur hybriden Integration unterschiedlicher Komponenten mit hoher Präzision für den Aufbau komplexer, optischer, opto-mechanischer und opto-elektronischer Systeme. Dies umfasst Montagetechnologien (Positionieren, Justieren), Fügetechnologien (Kleben, Laserlöten, Plasmabonden, Laserspleißen, Justierdrehen) und Integration optischer Systeme.
Die Montage von Laserkomponenten erfordert dabei eine individuelle Montagestrategie und –technik, die an die speziellen Anforderungen in der opto-mechanischen Gesamtanordnung angepasst sind. Dabei werden Bauteile unterschiedlicher Dimension von kleinen Einzelemittern über Diodenlaserbarren, Laserspiegel, Laserkristalle, nicht-lineare Kristalle bis hin zu größeren, passiven Optikanordnungen, die aus mehreren Linsen bestehen, abgedeckt. Es kommen neben Klebe- vor allem Löttechniken zum Einsatz, die eine schnelle, robuste, ausgasungsfreie und wiederjustierbare Montage ermöglichen. Dabei werden angepasste meist Zinn-basierte Lote eingesetzt, die auch ein sequentielles Fügen von Komponenten ermöglichen. Je nach Genauigkeitsanforderung werden die Komponenten entweder passiv oder aber über mechanische wie piezobasierte, hochpräzise Manipulatoren aktiv ausgerichtet, wobei Genauigkeiten von besser 1 µm wie 1 µrad erreicht werden können. Es kommen je nach Genauigkeitsanforderung passive Reflow-Verfahren, aber auch aktive Justage-Lötverfahren wie das Pick-and-Align zum Einsatz, die auch für den Aufbau von komplexen Laseranordnungen geeignet sind. Hierbei erfolgt die Aufschmelzung des Lotes räumlich und zeitlich stark begrenzt über entsprechende strom- oder strahlungsbasierte Heizverfahren.
Die Fügemethoden werden unter anderem für den Aufbau von Lasern im Weltraum eingesetzt und erfüllen die damit verbundenen Anforderungen hinsichtlich Positions- und Winkelstabilität gegenüber Temperaturwechsellasten sowie mechanischen Vibrationen und Schocks im Langzeitbetrieb.