Tytuł: Świat Obrabiarek i Narzędzi
Ogólnopolskie Czasopismo Techniczne
GB: The World of Machine Tools & Tools
Częstotliwość: dwumiesięcznik
Nakład: 2000-3000 egz.
Rok założenia: 2006

ISSN: 2353-5555

 

Top

Informacje prasowe

 

Wytwarzane laserowo mikrostruktury 3D dla złożonych komponentów fotonicznych

2022-07-21

Dwa instytuty z Fraunhofer-Gesellschaft i jeden z Max-Planck-Gesellschaft uruchomiły wspólny projekt „LAR3S” 1 marca 2022 r. W ramach tego projektu przyjmują zupełnie nowe podejście do wytwarzania trójwymiarowych elementów fotonicznych za pomocą laserów, koncentrując się na selektywnym trawieniu indukowanym laserem i odwrotnym wierceniu laserowym. Kluczowym celem jest osiągnięcie procesów i procedur, które można w dużym stopniu zautomatyzować.

 

Większa swoboda geometryczna w szkle: wytwarzane laserowo mikrostruktury 3D dla złożonych komponentów fotonicznych

Dwa instytuty z Fraunhofer-Gesellschaft i jeden z Max-Planck-Gesellschaft uruchomiły wspólny projekt „LAR3S” 1 marca 2022 r. W ramach tego projektu przyjmują zupełnie nowe podejście do wytwarzania trójwymiarowych elementów fotonicznych za pomocą laserów, koncentrując się na selektywnym trawieniu indukowanym laserem i odwrotnym wierceniu laserowym. Kluczowym celem jest osiągnięcie procesów i procedur, które można w dużym stopniu zautomatyzować.

Nowe pomysły na przemysłową produkcję mikrostruktur

Szkło to fascynujący materiał: nie tylko jest przezroczyste, ale można również przetwarzać wewnętrzną objętość materiału. Do obróbki wnętrza szkła wykorzystuje się promieniowanie laserowe do penetracji materiału, co umożliwia obróbkę szerokiej gamy przezroczystych materiałów z dużą swobodą geometryczną we wszystkich trzech wymiarach. Wyzwanie tkwi jednak w szczegółach: aby uzyskać wyniki bez pęknięć i pęknięć, badania muszą najpierw szczegółowo poznać właściwości materiału i procesy obróbki.

W projekcie „LAR3S – Laserowo generowane trójwymiarowe komponenty fotoniczne” partnerzy chcą wykorzystać swoją specjalistyczną wiedzę, aby wspólnie poszerzyć wiedzę procesową i opracować nowe technologie wytwarzania różnych struktur 3D za pomocą laserów. W projekt zaangażowane są Instytut Nauki o Świetle im. Maxa Plancka (MPL), Instytut Technologii Laserowych im. Fraunhofera ILT oraz Instytut Fraunhofera Badań nad Krzemianami ISC.


W ramach projektu „LAR3S” dwa instytuty z Fraunhofer-Gesellschaft i jeden z Max-Planck-Gesellschaft pracują wspólnie nad procesami wytwarzania preform do włókien o pustej strukturze o nowych kształtach geometrycznych. © Fraunhofer ILT, Akwizgran.

Wiercenie laserowe we włóknach szklanych

Trzydzieści lat temu pomysł produkcji włókien szklanych z otworami na całej ich długości był wyśmiewany z niedowierzaniem. Zespół kierowany przez Philipa Russella, obecnie emerytowanego dyrektora MPL, opracował technologię właśnie do tego celu – w której szklane pręty lub rurki są układane razem i ciągnięte na długość. W ten sposób można dziś rysować włókna szklane o określonych przekrojach, znane również jako proces układania i rysowania. Włókna strukturalne o pustym rdzeniu mogą być wykorzystywane między innymi do przesyłania bardzo intensywnych wiązek laserowych, które niszczą włókna stałe.

Konstrukcja włókien strukturalnych jest zwykle ograniczona do kształtu heksagonalnego, gdy stosuje się metodę układania i rysowania. Inżynierowie z Fraunhofer ILT kontynuują prace nad opatentowanym procesem – wierceniem odwróconej wiązki laserowej – za pomocą którego można w pełni automatycznie wytwarzać bardziej złożone, a tym samym potencjalnie korzystniejsze konstrukcje. W tym procesie wiązka lasera jest skupiana przez przezroczysty element na tylnej stronie i przesuwana po powierzchni, która ma być ablowana za pomocą skanera. W pewnym sensie laser wierci otwór z tyłu w szkle. Dzięki temu do półfabrykatu z włókna można wprowadzić prawie dowolne struktury o dużych wydłużeniach, a inne przezroczyste materiały również nie stanowią problemu. W przyszłości struktury będą obliczane na komputerze ze sztuczną inteligencją i wytwarzane bezpośrednio za pomocą lasera.

Fraunhofer ISC wnosi do projektu kluczową kompetencję w zakresie kontroli procesu: usuwanie usuniętych materiałów resztkowych z otworów wiertniczych. W tym celu Fraunhofer ISC i partnerzy projektu optymalizują parametry lasera i opracowują fizyczne lub chemiczne metody optymalizacji procesu. Ich celem jest stworzenie struktur o dostosowanych właściwościach dyspersyjnych w preformach włókien o długości ponad 200 mm.

Mikrostruktury 3D metodą selektywnego trawienia indukowanego laserem

Innym procesem, który może usprawnić zastosowania mikromateriałów, jest selektywne trawienie indukowane laserem. W tym procesie skoncentrowane ultrakrótkie promieniowanie laserowe jest wykorzystywane do strukturyzowania objętości i powierzchni przezroczystego materiału pozbawionego pęknięć, zmieniając w ten sposób jego właściwości chemiczne, dzięki czemu można go później selektywnie wytrawić. Gdy ognisko jest odchylane w obrabianym przedmiocie, sąsiednie obszary są modyfikowane, które można usunąć w drugim etapie procesu za pomocą mokrego trawienia chemicznego. Ten dwuczęściowy proces zapewnia również użytkownikom wysoki stopień swobody geometrycznej.


Selektywne trawienie indukowane laserem może być wykorzystane do produkcji mikrorezonatorów, na przykład do generatorów grzebieni częstotliwości. Proces laserowy umożliwia tworzenie nowych kształtów geometrycznych. © Instytut Fizyki Światła im. Maxa Plancka (MPL), Erlangen.

Partnerzy projektu chcą zoptymalizować proces przede wszystkim pod kątem nowych kształtów geometrycznych w produkcji mikrorezonatorów laserowych. Takie struktury submilimetrowe mogą znaleźć zastosowanie np. w telekomunikacji i technice kwantowej. Jako sprzęgacze, konwertery lub czujniki umożliwiają dalszą miniaturyzację i integrację komponentów optycznych.

Projekt „LAR3S – Laserowo generowane trójwymiarowe komponenty fotoniczne – Rezonansowe i antyrezonansowe urządzenia do kształtowania i kierowania światłem” jest finansowany przez Program Współpracy im. Fraunhofera Maxa Plancka. Będzie działać przez trzy lata.

 

Źródło: Fraunhofer

 

Archiwum:         


 
Strona wykorzystuje cookie w celach reklamowych i statystycznych oraz w celu dostosowania naszej oferty do potrzeb użytkowników. Korzystając ze strony zgadzasz się na ich zapisywanie w pamięci urządzenia zgodnie z ustawieniami przeglądarki. Więcej informacji znajdziesz w naszej polityce prywatności.