Neue Beschichtungstechnologien für bessere optische Komponenten

Optikkomponenten
25.01.2019
Erstellt von Photonik Forschung Deutschland und asphericon GmbH

Das BMBF-Forschungsprojekt EPIC-Lens zielt auf die Uniformitätskontrolle optischer Präzisionsbeschichtungen von 2D- und 3D-Komponenten, um die Qualität der Komponenten zu steigern. Die erwarteten Innovationen sollen der deutschen Photonik-Branche einen wertvollen technologischen Vorsprung verschaffen.

Linse mit Fassung, Ansicht von schräg oben
Asphärische Linse mit einer Antireflexbeschichtung. Bild: asphericon GmbH

Ob Augenheilkunde, Sensorik oder die Messung von Abstand und Geschwindigkeit, die Beschichtung der optischen Komponenten für die bildgebenden Systeme spielt eine wichtige Rolle: Sie ermöglicht oft erst die optimale Funktion des Bauteils. Die Optiken sind mit teilweise mehr als einhundert qualitativ hochwertigen Einzelschichten über die gesamte Fläche beschichtet. Daraus ergibt sich bei den immer häufiger eingesetzten 3D-Komponenten – bedingt durch den Beschichtungsprozess – das Problem einer nicht gleichmäßig homogenen Beschichtung. Man spricht von starken lateralen Schichtdickengradienten.

Beschichtung durch neuen Prozess präziser auftragen

Genau hier setzt das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt EPIC-Lens an: Die Projektpartner wollen neue Technologien erarbeiten, die das Problem der Schichtdickengradienten auf sphärischen und asphärischen Linsen, aber auch auf Planoptiken lösen. Dabei wurde als Beschichtungsprozess das Magnetronsputtern ausgewählt, da mittels Sputtern (englisch für Zerstäuben) hergestellte Präzisionsschichten eine höhere Qualität in Bezug auf mechanische Einflüsse (z. B. Putzbarkeit), Umwelteigenschaften (z. B. Beständigkeit) und Streulichtverluste aufweisen. Durch eine geeignete Prozessführung soll das Magnetronplasma, und somit letztlich die Beschichtung, räumlich gezielt beeinflusst werden.

Auch neuartige Überwachungs- und Kontrollsysteme geplant

Es sollen die unterschiedlichsten Formen – von konvex über planar bis konkav – beschichtet werden. Von besonderem Interesse sind Asphären, die mit sehr breitbandigen, verlustarmen, hocheffizienten und über einen großen Winkelbereich wirkenden Antireflexbeschichtungen zu versehen sind (siehe Bild). Ferner sollen Plasmasimulationen präzise Vorhersagen zum Verhalten der Magnetronquellen im Betrieb liefern und somit eine effiziente Entwicklung ermöglichen. Außerdem ist die Entwicklung einer neuen in situ-Diagnostik zur Überwachung und Kontrolle des Abscheideprozesses vorgesehen.

Wirtschaftlicher und technologischer Vorsprung für deutsche Optik-Industrie erwartet

Die Forschungsarbeiten im Projekt EPIC-Lens dienen der Weiterentwicklung beschichtungstechnologischer Lösungen und damit der Steigerung der Qualität optischer Komponenten. Für die inländische optische Industrie ist das, auf Grund des zu erwartenden wirtschaftlichen und technologischen Vorsprungs gegenüber anderen Ländern, von großem Nutzen und hilft damit, die Stellung Deutschlands im Bereich der Photonik weiter zu stabilisieren bzw. auszubauen.

Das Verbundprojekt deckt mit Komponentenherstellern, Lohnbeschichtern, Anwendern und zwei Forschungsinstituten (die vollständige Wertschöpfungskette ab. Die zwei Lohnbeschichter (Bte Bedampfungstechnik GmbH und asphericon GmbH) fungieren als Anwender. Die asphericon GmbH entwickelt zudem selbst optische Systeme, sodass mit einem weiteren assoziierten Partner (Jena-Optronik GmbH) zwei Systemanbieter auftreten. Die Zielgruppe ist u. a. der Markt bildgebender Systeme wie in der Sensorik oder Medizintechnik.

Weitere Informationen

Zum Projekt EPIC-Lens
Zur Fördermaßnahme Photonik nach Maß