Kürzlich gaben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrostrukturen (Fraunhofer IZM) in Deutschland und ihre Partner die erfolgreiche Entwicklung einer Laserschweißtechnologie bekannt, die optische Fasern effizient an photonischen integrierten Schaltkreisen (PICs) befestigt, ohne dass Klebstoffe zum Kleben verwendet werden müssen.
Die Technologie wurde als Reaktion auf die biophotonische Sensortechnologie entwickelt und nutzt hauptsächlich miniaturisierte photonische integrierte Schaltkreise (PIC) mit hochstabilen Glasfaserverbindungen.
In der Vergangenheit wurden häufig Klebstoffe für faseroptische Verbindungen photonischer integrierter Schaltkreise benötigt. Langfristig führt diese Lösung jedoch zum Auftreten optischer Verschlechterungsphänomene und schließlich zu optischen Übertragungsverlusten. Durch die Weichheit des Klebers verändert sich mit der Zeit die Position des Bauteils und es entsteht eine Interferenzstelle zwischen den beiden Glasschichten. Mit zunehmender Alterung des Klebers führt dies zu einer Signalverschlechterung und spröden Verbindungen.
Aufgrund der unterschiedlichen Volumina der Glasfasern und des Substrats sind die Wärmekapazitäten der beiden zu verbindenden Teile ungleich und verhalten sich daher hinsichtlich Erwärmung und Abkühlung unterschiedlich. Ohne ordnungsgemäßen Ausgleich der Unterschiede kann es beim Abkühlen zu Verformungen und Rissen kommen. Um dieses Problem zu lösen, verwendete das Team einen separaten abstimmbaren Laser, um das Substrat gleichmäßig vorzuheizen, sodass die Schmelzphasen der Faser und des Substrats gleichzeitig ablaufen.
Die in diesem Projekt entwickelte Technologie geht über das experimentelle Aufbaustadium hinaus; Das von ihnen entwickelte System ist für industrielle Umgebungen konzipiert. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrostruktur (Fraunhofer IZM) in Deutschland implementierte in Zusammenarbeit mit Finicontec Service den Technologieprozess in einem automatisierten System und stellte fest, dass der Prozess hoch reproduzierbar und skalierbar ist. Es ist mit einer thermischen Prozessüberwachung bis 1.300 Grad, einem Positionierungssystem mit einer Genauigkeit von 1 μm sowie einer Bildgebung zur Identifizierung des Prozesses und einer Steuerungssoftware ausgestattet.
„Das Potenzial für eine hohe Automatisierung ermöglicht es Kunden, photonische integrierte Schaltkreise (PICs) mit maximaler Kopplungseffizienz zu nutzen. Die industrielle Konsolidierung bedeutet einen Sprung nach vorne bei biophotonischen Anwendungen, aber auch in der Quantenkommunikation und Hochleistungsphotonik.“ sagte Gómez.
