Titelaufnahme

Titel
Herstellung von Lichtwellenleitern mittels Zweiphotonenlithographie / Klaus-Peter Stadlmann
VerfasserStadlmann, Klaus-Peter
Begutachter / BegutachterinStampfl, Jürgen ; Liska, Robert
Erschienen2011
Umfang101, XVII Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2011
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Zweiphotonenlithographie / Zweiphotonenanlage / Zweiphotonenpolymerisation / Femtosekundenlaser / Zylinderlinsen / Zylinderlinsenteleskop / Lichtwellenleiter, Polydimethylsiloxan PDMS / Sol-Gel
Schlagwörter (EN)two photon lithography / two photon polymerization setup/ two photon polymerization / femtosecond laser oscillator / cylindrical lens telescope / waveguides / polydimethylsiloxane PDMS / sol-gel
Schlagwörter (GND)Lichtwellenleiter / Zwei-Photonen-Polymerisation / Polydimethylsiloxan / Laserlithografie / Femtosekundenlaser / Sol-Gel-Verfahren
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-58405 Persistent Identifier (URN)
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Herstellung von Lichtwellenleitern mittels Zweiphotonenlithographie [4.97 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung einer Zweiphotonenlithographie-Anlage (M3D) zur Strukturierung von hochaufgelösten 3D-Strukturen sowie der Herstellung von Lichtwellenleitern mittels Zweiphotonenpolymerisation. Mit Hilfe der Zweiphotonenlithographie können Lichtwellenleiter innerhalb eines Matrixmaterials strukturiert werden, dies bietet vor allem Vorteile bei der Verbindung von optischen Bauteilen auf sogenannten Printed Circuit Boards (PCB's).

Im Zuge der hier vorgestellten Arbeit wurden eine Strukturierungsroutine zur Herstellung von Lichtwellenleitern mittels Zweiphotonenpolymerisation und eine optische Beurteilungsmethode der strukturierten Lichtwellenleitern erarbeitet.

Durch den Einsatz eines speziell für den optischen Aufbau der M3D konzipierten, Zylinderlinsenteleskops (f1=+ 75 mm und f2 = - 50 mm), konnten Lichtwellenleiter mit zirkularen Querschnitten (20 mym) erzeugt werden.

Durch die Implementierung eines neuentwickelten Femtosekunden-Laseroszillators, in den Aufbau der M3D, mit einer Leistung von ca. 400 mW konnten Lichtwellenleiter mit einer Schreibgeschwindigkeit von bis zu 10000 mym/s strukturiert werden.

Mit dem in dieser Arbeit beschriebenen Anlagenkonzept (M3D) wurden mehrere auf Polydimethylsiloxan (PDMS) basierende Systeme strukturiert und die Querschnitte der Lichtwellenleiter im Mikroskop betrachtet.

Neben PDMS basierenden Materialien wurden auch unterschiedliche Formulierungen eines Sol-Gel Hybridmaterials strukturiert und das Strukturierungsfenster ermittelt. Die Dämpfung der strukturierten Lichtwellenleiter wurde mit Hilfe einer bildbasierenden Analysemethode des Streulichts ermittelt.

Zusammenfassung (Englisch)

The aim of this PhD thesis is the optimization of an existing two photon lithography setup (M3D) for structuring complex 3D-models and waveguides. Compared to other techniques suitable for producing waveguides, the two photon polymerization (2PP) allows polymerization inside a pre-given volume and can be used to connect optical parts mounted on a printed circuit board (PCB).

In this thesis a procedure for structuring waveguides inside a matrix material and a method for the evaluation of structured waveguides are developed.

The use of a cylindrical-telescope (f1=+ 75 mm and f2 = - 50 mm) implemented in the optical path of the M3D permits the structuring of waveguides with circular cross sections (20 mym).

The implementation of a new femtosecond laser oscillator, which provides an average power of 400 mW into the M3D setup, allowed a maximum structuring speed of 10000 mym/s to be obtained.

Using the M3D setup, different polydimethylsiloxane (PDMS) based materials were structured. The cross sections of the waveguides were analyzed in a microscope. Beside PDMS based materials various formulations of a zirconium based sol-gel material were structured and analyzed. Damping measurements of the 2PP waveguides were obtained with an image based scattered light analysis.