Laserbasierte Optikfertigung

Unser Leistungsangebot

Optische Systeme sind zentrale Bausteine vieler Zukunftstechnologien – von der Medizintechnik über die Quantentechnologie bis hin zur Halbleiterlithographie und laserbasierten Trägheitsfusion. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT bietet innovative laserbasierte Fertigungsprozesse zur Herstellung und Bearbeitung optischer Bauteile aus Gläsern und weiteren Werkstoffen an. Unsere Technologien ermöglichen höchste Präzision und Effizienz entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von Mikrolinsen und Mikrolinsenarrays bis hin zu makroskopischen Optiken mit einem Durchmesser von bis zu 200 mm. 

© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert
Aufnahmen im ILT am 10.03.2017 © Volker Lannert Originalfilename: ILT_vl_100317_11
Optische Komponenten in einem nichtlinearen Interferometer.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Optische Komponenten in einem nichtlinearen Interferometer.
Laserpolierte Sphäre aus BK7 (Krümmungsradius 30 mm).
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Laserpolierte Sphäre aus BK7 (Krümmungsradius 30 mm).

Optikdesign für laserbasierte Fertigung

Laserprozesse zeigen in der Optikfertigung einzigartige Vorteile, die durch ein fertigungsgerechtes Optikdesign bestmöglich genutzt werden können. So wird z.B. die Fertigung von Biasphären durch Lasertechnik im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren erheblich vereinfacht. Unsere Experten entwickeln maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Anwendung.

Formgebung

Durch Laserbearbeitung kann die Form optischer Komponenten mit komplexen Geometrien hergestellt werden. Unsere Verfahren umfassen:

  • Selektives laserinduziertes Ätzen (SLE): Besonderes Highlight ist, das Vorderseite, Rückseite und Randzylinder einer Optik in einer Aufspannung gefertigt werden können und so alle 3 Flächen im Rahmen der Prozess- und Maschinengenauigkeit zueinander toleriert sind. Rüstzeiten für Umspannen und Ausrichten entfallen.
  • Laserablation: Z.B. für die hocheffiziente Fertigung von Asphären oder Freiformoptiken aus kostengünstigen Sphären oder Planflächen.

Politur

Laserpolieren reduziert die Oberflächenrauheit optischer Komponenten und beseitigt Sub-Surface-Damage SSD durch thermische Glättung. Die Bearbeitungszeiten liegen im Sekunden-Bereich und sind nahezu unabhängig von der Geometrie, ob sphärisch, asphärisch oder Freiform.

Präzisions-Formkorrektur

Mittels Laser Beam Figuring LBF können optische Flächen mit vertikaler Auflösung im einstelligen Nanometer-Bereich und lateraler Auflösung < 50 µm nachbearbeitet werden. Dies ermöglicht die hochpräzise Korrektur von Formfehlern bis hin zu Mid-Spatial-Frequency-Errors MSFE.

Justage und Packaging

Wir entwickeln Verfahren zur präzisen Justage und Montage optischer Komponenten. Dazu gehören innovative Verklebungs- und Lötprozesse für robuste und langlebige optische Systeme.

Unterstützungsprozesse

Neben der direkten Fertigung bieten wir ergänzende Prozesse an:

  • Laserbasierte Markierung und Beschriftung optischer Bauteile
  • Trennprozesse für Glas, z.B. für die Wafer-basierte Optikfertigung
  • Messtechnik und Charakterisierung für höchste Qualitätsstandards

Forschung und Industriekooperation

Mit über 15 wissenschaftlichen Mitarbeitenden und zahlreichen Industriepartnern treiben wir die Entwicklung neuer laserbasierter Optikfertigungsverfahren voran. Durch unsere enge Zusammenarbeit mit der Industrie sowie geförderte Forschungsprojekte gestalten wir die Zukunft der Optikfertigung mit modernster Lasertechnologie.

 

»Freiformoptik-Design«

 

»Optik-Design und Diodenlaser«

 

»Laserpolieren und -abtragen für die Fertigung von Optiken aus Glas«

Publikationen

Kind, H., Aden, M., Brackmann, F., Brosda, M., Olowinsky A., Schütze, C., Schumann, O.:
Development of a Laser-based Process to Produce a Hermetically Sealed Contacting Interface for the Encapsulation of Temperature-sensitive Electronic Components.
Journal of Laser Applications 37(1), 012002, (8 S.), (2025)
https://doi.org/10.2351/7.0001550

Fu, C., Onyszkiewicz, D., Kemmerling, M., Stollenwerk, J., Holly, C.:
Evaluation of action spaces for reinforcement learning in optical design.
SPIE Photonics Europe, 2024, 7-12 April 2024, Strasbourg, France.
Proceedings Volume 13017, Machine Learning in Photonics; 130170X (2024)
https://doi.org/10.1117/12.3016630

Esser, D., Giesberts, M., Erben, B., Nyga, S., Kasemann, R., Wührer, C., Hahn, S., Leyendecker, M., Eßer, J., Wirz, W., Klein, S., Traub, M., Klein, J., Brandenburg, W., Luttmann, K., Mohr, D., Pérez Prieto, L., Hoffmann, H.-D,
Optomechanical design of a 150 mJ single frequency UV laser for the AEOLUS-2 mission.
International Conference on Space Optics — ICSO 2022, 3-7 October 2022, Dubrovnik, Croatia. Proceedings Volume 12777, International Conference on Space Optics — ICSO 2022; 127770N (2023).
https://doi.org/10.1117/12.2688830

Fu, C., Kemmerling, M., Stollenwerk, J., Holly, C.:
Ansätze für die Entwicklung von optischen Systemen mittels bestärkenden Lernens.
124. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik e.V., 30.05.2023-03.06.2023, Berlin.
DGaO-Proceedings, B10,(2 S.) (2023)

Fu, C., Stollenwerk, J., Holly, C.:
Reinforcement learning for guiding optimization processes in optical design.
SPIE Optical Engineering + Applications, 2022, San Diego, California, United States.
Proceedings Volume 12227, Applications of Machine Learning 2022; 1222709 (2022)
http://dx.doi.org/10.1117/12.2632425

Grubert, N., Lange, O., Stollenwerk, J., Holly, C.,
Optomechanische Toleranzangaben aus dem Optikdesign nach ISO-GPS-Norm.
123. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik, 7.-11.Juni 2022, Pforzheim. DGaO-Proceedings 123_A32 (2022)

Lüttgenau, B., Panitzek, D., Danylyuk, S., Brose, S., Stollenwerk, J., Loosen, P., Holly, C.:
Design of an efficient illuminator for partially coherent sources in the extreme ultraviolet.
APPLIED OPTICS 61(11), 3026-3033 (2022)
http://dx.doi.org/10.1364/ao.452204 (Open Access)

Trum, C., Jung, M., Schmidbauer, B., Sitzberger, S., Willenborg, E., Rascher, R.:
Hybrid-process-chain for polishing optical glass lenses – HyoptO.
SPIE Optical Engineering + Applications, 24 AUGUST - 4 SEPTEMBER 2020, Online Only. Proceedings Volume 11487, FOptical Manufacturing and Testing XIII, 11487, 1-10 (2020)
http://dx.doi.org/10.1117/12.2568400

Prochnau,M., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Approach towards the digital optical twin.
International Optical Design Conference - IODC 2017,09-13 July 2017 Denver United States. Proc. SPIE 10590, International Optical Design Conference 2017, 1059021, (6 S.), 1-6 (2017)
https://doi.org/10.1117/12.2287492

Traub, M., Holly, C., Hoffmann, D., Widmann, C., Zuerbig, V., Nebel, C.:
Synthetic Mono-Crystalline Diamond Lenses for High Power Laser Materials Processing Applications.
OSA Optical Design and Fabrication Congress, IODC 2017, 09 - 13 July 2017, Denver, Colorado, United States.Optics InfoBase Conference PapersVolume Part F56-OFT 2017, 2017, 1-3 (2017)
https://doi.org/10.1364/OFT.2017.OTu3B.3

 

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zur Optikfertigung und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.

Märkte

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Märkten zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

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