Fraunhofer IPMS, MEMS Uzamsal Işık Modülatörleri Geliştiriyor

Fraunhofer Fotonik Mikrosistemler Enstitüsü IPMS; yarı iletken üretimi, tıbbi mikroskopi, malzeme işleme ve kuantum hesaplama alanlarında yüksek hızlı genlik ve faz modülasyonunu desteklemek amacıyla uzamsal ışık modülatörü (SLM) teknoloji portföyünü geliştirdi. Derin ultraviyole (DUV) ışınımdan yakın kızılötesi dalga boylarına kadar geniş bir spektral aralıkta çalışan mikroelektromekanik sistemler (MEMS) platformu, optik dalga cephelerini mikro ayna sapması yoluyla kontrol etmektedir.

Optik Mimariler ve Uygulamalar
Uzamsal ışık modülatörleri, dalga cephesi parametrelerini mikroskobik ölçekte manipüle eder. Yarı iletken litografisinde, DUV ve UV uyumlu modülasyon mimarileri gofret (wafer) pozlamasını optimize etmek için lazer desenlerini şekillendirir. Optik mikroskopide, tek eksende eğilebilen ayna elemanları numunenin seçici ve yüksek çözünürlüklü aydınlatılmasını sağlar. Lazerli malzeme işlemede ise iki eksenli eğilebilir mikro aynalar, optik enerjiyi minimum ışın zayıflamasıyla yeniden yönlendirerek lazerle kesme ve yüzey modifikasyonunda verimliliği artırır.

Kuantum bilgi işlemede SLM'ler, nötr atom dizilerini hapsetmek ve düzenlemek üzere optik cımbız görevi gören dinamik holografik ışın profilleri üretir. Holografik ekran uygulamalarında ise faz modülasyonlu piston ayna dizilimleri, simüle edilmiş stereoskopik derinlik ipuçlarına ihtiyaç duymadan gerçek üç boyutlu dalga cepheleri sentezler.

Kırınımsal MEMS Değerlendirme Platformları
Fraunhofer IPMS, kullanıcıların hem eğilebilir hem de dikey pistonlu ayna konfigürasyonlarını birleşik bir donanım ve yazılım platformunda doğrulamalarını sağlayan değerlendirme kitleri sunmaktadır. Kit; kontrol sürücü elektroniğini, hızlı başlangıç işletim yazılımını ve bir PC arayüz kütüphanesini içerir.

Kırınımsal MEMS Kiti, her biri 16 µm kenar uzunluğuna sahip, ayrı ayrı adreslenebilir 256 × 256 eğilebilir mikro aynadan oluşan bir dizi barındırır. Her bir ayna elemanı, gelen ışığı belirli kırınım derecelerine yönlendirmek için temel hizalama ile belirlenmiş bir eğim açısı arasında analog bir aralıkta hareket eder ve derin ultraviyole ile daha uzun optik dalga boylarıyla uyumluluğunu korur.

Fraunhofer IPMS Uzamsal Işık Modülatörleri İş Birimi Başkanı Dr. Michael Wagner, "Kırınımsal bir optik eleman, ışığı yalnızca geleneksel bir ayna gibi yansıtmaz. Özel olarak tasarlanmış yapısı ışığı kırarak belirli yönlere gönderir," dedi ve ekledi: "Kırınımsal MEMS cihazımız, her birinin kenar uzunluğu 16 mikrometre olan bağımsız olarak adreslenebilir 256 × 256 adet eğilebilir ayna elemanına sahiptir. Her bir ayna elemanı, başlangıç konumu ile tanımlanmış eğimli bir konum arasında neredeyse kesintisiz bir aralıkta bağımsız şekilde hareket ettirilebilir. Bu sayede ışık farklı yönlere hassas biçimde yönlendirilebilir. Cihaz, hem DUV ışığı hem de daha uzun dalga boyları için uygundur."

Wagner ayrıca şunları belirtti: "Değerlendirme kitlerimiz, kullanıcıların SLM teknolojisini kendi uygulama ortamlarında doğrulamalarını sağlamaktadır. Özel gereksinimler doğrultusunda, ilk fizibilite analizinden pilot üretime kadar özel SLM'ler geliştiriyoruz. Uzmanlığımız tasarım, süreç geliştirme ve sistem entegrasyonunu kapsamaktadır."




Photonix Japan 2026 Fuar Gösterimi
Fraunhofer IPMS, 30 Eylül - 2 Ekim 2026 tarihleri arasında Makuhari, Chiba, Japonya'da düzenlenecek olan Photonix Japan 2026'da uzamsal ışık modülatörlerini sergileyecek. Salon 8'deki 49-39 numaralı stantta yer alacak sergide değerlendirme kitleri, yüksek performanslı SLM bileşenleri ve akrilik kaplamalı cihaz modelleri sergilenecek. Patrick Recknagel, teknolojinin çalışma prensiplerini, performans metriklerini ve endüstriyel ile araştırma uygulamalarındaki kullanım senaryolarını sunacak.

Ek Bilgi
Bu bölüm, orijinal bültende yer almayan teknik özellikleri ayrıntılandırmaktadır.

Tamamlayıcı metal-oksit-yarı iletken (CMOS) arka paneller üzerine üretilen MEMS tabanlı uzamsal ışık modülatörleri, silikon üzeri sıvı kristal (LCoS) uzamsal ışık modülatörlerine kıyasla yüksek yenileme hızlarına ulaşmakta; düzenli olarak 2 kHz ila 10 kHz'in üzerinde kare hızları ve modülasyon frekansları elde etmektedir. Yüksek güçlü lazer ve derin ultraviyole litografi düzeneklerinde mikro ayna yüzeyleri, sürekli termal yüklere dayanmak ve 193 nm ile 248 nm dâhil olmak üzere eksimer lazer dalga boylarında faz kaymasını önlemek için genellikle saf alüminyum veya çok katmanlı dielektrik kaplamalarla metalleştirilir. Her pikselin altındaki elektrostatik eyleyici yapılar, ayna membranı ile gömülü adres elektrotları arasına ayrı analog voltajlar uygulayarak dikey hareket veya açısal sapma üretir ve strok hassasiyetini nanometre altı toleranslara kadar korur. Ayrıca, sıklıkla yüzde 85 ila 90'ı aşan yüksek optik doluluk faktörleri, modüle edilmemiş arka plan yansımalarını ve kaçak ışık kırınımını en aza indirir; bu faktörler, optik cımbız yakalama kararlılığı ve tutarlı lazer ışını birleştirme açısından kritik parametrelerdir.

Yapay zekâ desteğiyle Induportals Editörü Romila DSilva tarafından yayına hazırlanmıştır.