Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHPKomponenten
- Wellenlängenspezifische Lichtquellen und zugehörige Treiberelektronik
- LASER-Dioden bei 1,2 µm
- AlGaN-basierte LASER-Dioden um 0,25 µm
- LED (UV-B und UV-C)
- InP-basierte Terahertz Quellen (optisch) für Spektroskopie zwischen 100 GHz - 5 THz
- Spektral-breitbandig abstimmbare Quantenkaskadenlaser
- Schmalbandige und rauscharme VECSEL (2-3µm)
- Wellenlängenspezifische Detektoren
- Siliziumbasierte Photodioden und Matrix-Detektoren
- MEMS-basierte Mikro-Bolometer (IR)
- Single-photon Avalanche Dioden (SPADs)
- InGaAs-Detektoren (SWIR)
- AlGaN-Detektoren (UV)
- Type II Super Lattice (T2SL) Detektoren (MWIR-LWIR)
- SiC-basierte Detektoren im UV-Bereich
- CMOS-basierte Farb- und/oder Polarisationssensoren
- Siliziumbasierte Photodioden und Matrix-Detektoren
- Miniaturisierte Komponenten für spektralanalytische Systeme
für Spektrale Sensoren und Spektroskopie (VIS, SWIR, MWIR, LWIR) & für Spektrale Bildsensoren und bildgebende Spektroskopie
(VIS, SWIR, MWIR, LWIR)- MEMS-basierte Filter für IR & VIS, z.B. Fabry-Pérot-Interferometer und Chopper
- Durchstimmbare Filter für Quantencascadenlaser und tragbare Ramansysteme
- Scannermodule basierend auf Mikrospiegeln
- Plasmonische Filter / Nanospektrale Farbfilter in CMOS
- MEMS-basierte Filter für IR & VIS, z.B. Fabry-Pérot-Interferometer und Chopper
Technologische Highlights
Komponenten für Spektroskopie und Multisensorik
Spektral Abstimmbare Filter
- Design, Herstellung und Charakterisierung von Nanostrukturen als Bestandteil von MOEMS für IR-Filter
- Analyse von Wafern mit Komponenten auf 300 mm – Wafer Prober, präzises Alignment von optischen und IR-Probes mit gleichzeitigem DC und HF-Probing
Anwendungen
- Infrarotspektroskopie zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen und –Zusammensetzungen
- Analyse von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen
Kooperationen und Projekte
Weiterführende Informationen
Diodenlaser für Sensorik und Analytik
- Entwicklung von Diodenlasern, die speziell auf Anwendungen in der Sensorik und der Analytik zugeschnitten sind
- Schwerpunkt Raman – z.B. Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy (SERDS)
- Spektral schmalbandige Laser und wellenlängenstabilisierte Lasersysteme
Anwendungen
- Raman-, Fluoreszenz- und Absorptionsspektroskopie für in situ Materialcharakterisierung in z.B. der Sicherheitstechnik, biologischen, medizinischen, lebensmitteltechnischen oder pharmazeutischen Kontrolle
- Als Seedlaser für Hochleistungslaser (z.B. für LiDAR-Systeme)
Weiterführende Informationen
Extern wellenlängenstabilisierter 445 nm GaN Diodenlaser
THz-Detektoren für Spektroskopie
Ready to use THz Detektor in Gehäuse
- Basierend auf GaN-HEMT MMIC Technologie, die die Detektion von
Signalen über der Transitfrequenz fmax - Hohe Sensitivität, schnelle Reaktion, große Breitbandleistung
- Integration von GaN-HEMT Bauelementen in Antennen (patentiertes Design)
- Ziel ist die Entwicklung von THz-Kamera-Systemen und Scannern
Anwendungen
- THz-Spektroskopie
Weiterführende Informationen
Joint Lab THz Components & Systems
Veröffentlichungen
M. Bauer, et al.: "A high-sensitivity AlGaN/GaN HEMT Terahertz detector with integrated broadband bow-tie antenna," IEEE Trans. on Terahertz Science and Technology, Vol. 9, No. 4, pp. 430-444, July 2019,
DOI: 10.1109/TTHZ.2019.2917782
SiGe BiCMOS-Technologie für THz-Bauelemente
- THz-Bauelemente basierend auf der IHP SiGe BiCMOS Basistechnologie, u.a. für Anwendungen in der Sensorik.
- THz-Quellen zur Verwendung in spektroskopischen Verfahren
Anwendungen
- Einsatz in verschiedenen Kommunikations-, Mess- und Abstandssystemen
- Gasanalyse
Kooperationen und Projekte
Veröffentlichungen
T. Zimmer et al. :“SiGe HBTs and BiCMOS Technology for Present and Future Millimeter-Wave Systems“
IEEE Journal of Microwaves 1(1), 288 (2021). DOI: 10.1109/JMW.2020.3031831
Link: https://ieeexplore.ieee.org/document/9318746
N. Rothbart et al.: „A Compact Circular Multipass Cell for Millimeter-Wave/Terahertz Gas Spectroscopy“; IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 10(1), 9 (2020). DOI: 10.1109/TTHZ.2019.2950123 Link: https://ieeexplore.ieee.org/document/8884743
Aufnahme einer zirkularen Multipass Messzelle zur Gassensorik. Der Verlauf der Strahlen ist schematisch in Rot dargestellt.
Quasistatische MEMS-Spiegel
Quasistatische Mikrospiegel-Chips mit piezoelektrischem (AlN) Antrieb
Quasistatischer, piezoelektrisch (AlN) angetriebener Mikrospiegel mit vier Antriebselektroden. Dieser Spiegel kann sowohl im Kippmodus als auch im Hubmodus (OPD ~ 400 µm) betrieben werden.
- Piezo-elektrische (AlScN) MEMS Spiegel,
- Translatorische Bewegung demonstriert / simuliert (linear und quasistatisch)
- OPD ~ 400 µm = 0,04 cm
- Spektrale Auflösung = 25 cm-1
Anwendungen
- Infrarot Spektroskopie (FTIR)
- Anwendung z.B. im Michelson-Interferomter als Teil des FTIR, in welchem der doppelte Hub des Translationsspiegels in Luft die Optische Wegdifferenz (engl. Optical Path Difference (OPD)) darstellt und als Qualitätsmerkmal (hohe OPD bedeutet hohes spektrales Auflösungsvermögen) verwendet wird
- Anwendung z.B. im Michelson-Interferomter als Teil des FTIR, in welchem der doppelte Hub des Translationsspiegels in Luft die Optische Wegdifferenz (engl. Optical Path Difference (OPD)) darstellt und als Qualitätsmerkmal (hohe OPD bedeutet hohes spektrales Auflösungsvermögen) verwendet wird
Kooperationen und Projekte
MELINDA (FhG-internes PREPARE-Förderprojekt)
Veröffentlichungen
S. Gu-Stoppel et al., “A highly linear piezoelectric quasi-static MEMS mirror with mechanical tilt angles of larger than 10°,” in MOEMS and Miniaturized Systems XVIII, 2019, vol. 10931, p. 1093102, doi: 10.1117/12.2509577
S. Gu-Stoppel et al.: A triple-wafer-bonded AlScN driven quasi-static MEMS mirror with high linearity and large tilt angles; Proc. SPIE 11293, MOEMS and Miniaturized Systems XIX, 1129304 (28 February 2020); doi: 10.1117/12.2542800
S. Gu-Stoppel et al.: A designing and manufacturing platform for AlScN based highly linear quasi-static MEMS mirrors with large optical apertures; Proceedings Volume 11697, MOEMS and Miniaturized Systems XX; 116970F (2021) doi: 10.1117/12.2583399
Kompakte »Chip-Size«-Spektrometer
- Anwendungsspezifische optische Sensoren und Sensorsysteme CMOS-Technologie, z.B.
Kompakte »Chip-Size«-Spektrometer mit plasmonischen „On-Chip“ Filtern - Verschiedene Ausführungen – 12, 30, 100, bis zu 1000 spektrale Kanäle
- Viele spektrale Kanäle auf geringstem Raum
- Hoher technologischer Reifegrad (»silicon proven«)
Anwendungen
- Analyse von Gasen und Flüssigkeiten
- Machine Vision für Qualitätskontrolle, Sortierung und Smart-Farming
- Farbregelung für LED-Beleuchtungssysteme
- Fahrerassistenzsysteme im Bereich Automotive
Kooperationen und Projekte
Weiterführende Informationen
CSPAD αlpha Photodetektor für Spektroskopie
CSPAD αlpha Photodetektor
- Ermöglicht neue Integrationsformen von SPADs in CMOS-Tecnologie
- Einzelphotonen-empfindliche Sensormatrix mit 64x48 Pixeln und Koinzidenzlogik zur Hintergrundlichtunterdrückung
- neue Integrationsformen von Single-Photon Avalanche Dioden (SPAD) in CMOS
Anwendungen
- Spektroskopie
- Quanten-Sensing
Weiterführende Informationen
Vision-Systems-on-Chip (VSoC) für optische Mess-, Prüf- bzw. Regelungsaufgaben
- Software-programmierbare Bildsensoren basierend auf einer neuartigen Verarbeitungsarchitektur
- hohe Bildraten und kurze Reaktionsgeschwindigkeiten bei niedriger Leistungsaufnahme
Anwendungen
- Optische Prüfsysteme in der Industrie
Weiterführende Informationen
Vision-System-on-Chip
3D-glass micromaching
Ausschnitt Glaswafer der vollständnig aus einem Linsen Array aus Glas besteht: Die Linsen haben einen Durchmesser von 2 mm.
Ausschnitt aus einem 8“ Glaswafer der Spiegel mit einer Aperturdurchmesser von 8 mm für ein infrarote Gassensensorssystem enthält. Die Glasspiegel wurden für diese Anwendung zusätzlich mit Gold beschichtet.
- Glasfliess-Technologie, beispielsweise zur Entwicklung von Optiken für IR-Kameras
- Wafer-Level-Optik-Baukasten für VIS, NIR und FIR
- Materialien: CTE(Glass) = CTE(Si)
Anwendungen
- Mikro-Linsen-Arrays
- Spärische und aspärische Linsen und Spiegel
- Prismenplatten
- Mikrooptische Bank
Kooperationen und Projekte
Weiterführende Informationen
Mikrobolometertechnologie für die Infrarotsensorik
- MOEMS:Mikrospektrometer
- kompakter NIR-Spektrometer auf Grundlage der Scanning-Grating-Technologie
- Mikroscannerspiegel mit Beugungsgitter
Anwendungen
- Analyse von Stoffen im nahen Infrarotbereich
- Identitätsprüfung von Ausgangsstoffen in der Apotheke – »Apo-Ident«
Kooperationen und Projekte
Weiterführende Informationen
www.ipms.fraunhofer.de/de/press-media/press/2016/2016-05-09.html
Scanning Grating Spektrometer – so groß wie ein Zuckerwürfel.
Manipulierbare Interferenzschalter
Angesteuerte (braun) und nicht angesteuerte (gelb) Interferenzschalter-Pixel in einem Transmissionsdisplay mit Mikrolinsenarray
- 2D-Matrix
- Elektrostatisch oder piezoelektrisch (AlScN)
- Grundlage für ein Array-Spektrometer, inkl. 2D-Mikrolinsenarray zur Strahlfokussierung
Anwendungen
- Ursprünglich in der Endoskopie zur Musterprojektion zur Vermessung von Oberflächen in Hohlräumen
- Weitere mögliche Anwendung: Fabry-Pérot-Interferometer-Array für die ortsaufgelöste Materialanalyse
Kooperationen und Projekte
- Projekt MicroEnd, BMBF, FKZ 16SV1222
Veröffentlichungen
T. Knieling et al.: Electrostatic actuated optical Fabry-Pérot switches in passive matrix displays, Proc. SPIE 5348, MOEMS Display and Imaging Systems II, (24 January 2004); doi: 10.1117/12.523344
T. Knieling et al.: Characteristics and electrical addressing of optical Fabry-Pérot displays, Proc. SPIE 5875, Novel Optical Systems Design and Optimization VIII, 58750K (31 August 2005); doi: 10.1117/12.615703