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Vielschichtige Technologie

Diesmal verbarg meine Firmenbingo-Kugel ein Bild, bei dem ich mir unsicher war, ob es sich hierbei um ein auf Triangulation basierendes Messverfahren oder ein Beschichtungsverfahren handelt.
Auch ließ unterschiedliche Orientierung die eine oder andere Theorie offen …

 

 

  Abbildung 1:   zwei unterschiedliche Orientierungen (links falsch und rechts richtig)

Bereits nach einer kurzen Suche stieß ich dann aber auch schon auf die Firma LAYERTEC, die sich nur etwa 20km westlich von Jena in Mellingen befindet. Sie beschäftigt sich mit der Entwicklung und
Produktion optischer Komponenten für die Lasertechnik und deren Beschichtung. Hierzu stehen ihnen dort verschiedene Beschichtungstechnologien zur Verfügung. Die Produktpalette umfasst optische Komponenten für den Wellenlängenbereich vom VUV (157 nm) bis zum NIR (4µm).
LAYERTEC’s Portfolie reicht von Laseroptiken (für cw-, ns-, ps- & fs-Laser) bis hin zu metallischen und gechirpten Spiegeln/Spiegelpaaren.

 

Abbildung 2:   metallischer Spiegel (links)   &   gechirpte Spiegel (rechts)

Das Unternehmen kombiniert Präzisions-Optikfertigung mit diversen Beschichtungsanlagen. Nur so ist es möglich während des gesamten Produktionsprozesses umfangreiche Qualitätskontrollen durchzuführen und gleichbleibend hohe Qualität zu gewährleisten.

Durch die unterschiedlichen Arten und Kapazitäten der Maschinen können, sowohl Serienprodukte, als auch kleinere Stückzahlen und Prototypen für Forschung und Entwicklung in großem Wellenlängenbereich angefertigt werden.

Besonders hervorzuheben sind die verschiedenen Beschichtungstechnologien, die LAYERTEC anbietet.
Darunter die thermische – und Elektronenstrahlbedampfung zur Produktion optischer Beschichtungen (hier hauptsächlich zur Herstellung von Schichten für UV-Anwendungen).

Ein solches Verfahren wird in dem besagten Bild dargestellt. Hierbei befindet sich die Verdampfungsquelle (Verdampfer) am Boden der Beschichtungskammer. Sie enthält das Beschichtungsmaterial, welches durch Elektronenstrahlverdampfung oder thermische Verdampfung erhitzt und verdampft wird. Um die Homogenität der Beschichtung bei Kondensation des Dampfes auf den Substraten zu gewährleisten, rotiert der Substrathalter (oben). Abhängig vom Beschichtungsmaterial muss das Substrat auf eine Temperatur zwischen 150°C und 400°C erhitzt werden, wodurch eine geringe Absorption und eine gute Haftung des beschichteten Materials am Substrat gewährleistet wird. Ionenkanonen, die auf die Substrate gerichtet sind (unten, Mitte), verdichten die aufgebrachten Schichten.

Ein anderer Beschichtungsprozess, der LAYERTEC zur Verfügung steht ist das Sputtern. Hierbei werden Ionen aus einem Gas erzeugt und in Richtung des Targets (Abbildung 3 oben) beschleunigt. Dort kollidieren sie mit dessen Atomen und lösen eine Art Kettenreaktion aus. Die meisten Ionen und getroffenen Atome verbleiben dabei im Material, jedoch wird ein geringer Teil der Atome durch diesen Prozess zur Oberfläche hin gestreut. Ein Teil dieser Partikel verlässt das Target und bewegt sich in Richtung des Substrats, um dort als Schicht zu kondensieren.

 

Abbildung 3:   Magnetron-Sputtern (links) & Ionenstrahl Sputtern (rechts)

Als Arten des Sputterns sind hier Magnetron-Sputtern (MS) und Ionenstrahl Sputtern (IBS) zu nennen. Beim Magnetron-Sputtern (MS) erzeugt man die notwendigen Ionen durch eine Gasentladung durch Anlegen einer elektrischen Gleich- oder Wechselspannung. Wohingegen beim Ionenstrahlsputtern (engl.: Ion Beam Sputtering, IBS) eine separate Ionenquelle eingesetzt wird.
Aufgrund der vergleichsweise hohen kinetischen Energien (Ek∼10 eV) der schichtbildenden Teilchen weisen gesputterte Schichten eine amorphe Mikrostruktur und eine hohe Packungsdichte (nahezu die des Festkörpers) auf. Im Vergleich zur konventionellen Bedampfung werden die Substrate während der Beschichtung einer geringeren thermischen Belastung ausgesetzt.

Die Beschichtungen von LAYERTEC finden durch geringe Streulichtverluste, hohe thermische und klimatische Stabilität der optischen Parameter, hohe Laserfestigkeit und eine hohe mechanische Stabilität oft Anwendung in Hochleistungsoptiken.

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