Highlights des Monats - 2013

Mitglieder der Arbeitgruppe alp haben eine umfassende Fortbildung im Bereich der Simulation von optischen Systemen absolviert. Mit diesen Simulationswerkzeugen können die charakteristische Eigenschaften von verschieden Systeme moduliert und analysiert werden. Neben den klassischen Feldern der Simulation von refraktiven und reflektive Elementen (Linsen, Spiegel, etc.) ist es durch die Software möglich diffraktive Strukturen zu entwerfen und zu analysieren.Mit den vorhanden Simulationswerkzeugen ist es nun möglich, Entwicklung von Mikrooptischen Bauelementen innerhalb der Arbeitsgruppe durchzuführen. Es wird ermöglicht Strukturen zu entwerfen und zu simulieren bevor diese durch einen Materialbearbeitungs- oder generative Verfahren hergestellt werden. Die Simulationsergebnisse können anhand dem breiten Spektrum an Messtechnik im letzten Schritt umfassend validiert werden.

Ultrakurze Lichtblitze für die Mikromaterialbearbeitung

Die Arbeitsgruppe alp nimmt eine neue Laseranlage in Betrieb! Zentrales und hervorstechendes Element der Laseranlage ist ein hochmoderner Ultrakurzpulslaser, dessen Laserpulse über zwei Größenordnungen zwischen 190 Femtosekunden und 15 Pikosekunden variabel eingestellt werden können. Die Emissionswellenlänge kann zwischen Infrarot (1030nm), Sichtbar (515 nm) und Ultraviolett (343 nm) geschaltet werden.

Die Verwendung solcher ultrakurzen Laserpulse ist derzeit ein hoch modernes Forschungs- und Entwicklungsthema in der industriellen Mikromaterialbearbeitung, beispielsweise in der Automobiltechnik, der Solarzellenfertigung und OLED-Displaytechnik. Der Einsatz ultrakurzer Laserpulse verringert insbesondere einen ungewollten thermischen Eintrag in das Werkstück und eignet sich daher insbesondere für die hochpräzise Mikrobearbeitung annähernd aller Werkstoffe. Die Arbeitsgruppe alp wird das vielseitige Lasersystem für verschiedene Forschungs- und Entwicklungsaufgaben wie der Dünnschichtbearbeitung sowie dem Schneiden, Bohren und Strukturieren von Keramiken, Metallen und Verbundstoffen einsetzen.

Die Laborausstattung der Arbeitsgruppe alp erweitert sich um eine neue Laseranlage. In Kooperation mit einem Systemintegrator wurde eine Maschine konzipiert, welche speziell für das Laserdirektschreiben mittels der sogenannten "Zwei-Photonen-Absorption" geeignet ist. Bei diesem Verfahren ist es möglich 3-Dimensionale Strukturen im Nanometerbereich zu erzeugen.

Ausgestattet mit zwei unterschiedlichen Laserstrahlquellen und einem flexiblen Strahlführungssystem ist es der Arbeitsgruppe möglich eine Analyse des Bearbeitungsprozesses durchzuführen. Basierend auf diesen Ergebnissen werden Prozessparameter optimiert um eine Qualitäts- und Effizienzsteigerung zu erzielen.

Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG fördert Forschungsprojekt der Arbeitsgruppe alp

DFG fördert erstmals ein Forschungsvorhaben der Hochschule Aschaffenburg. Die Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik alp entwickelt im Rahmen des Vorhabens neuartige optische Sensoren auf der Basis von Hybridpolymeren. Bei Hybridpolymeren handelt es sich um eine relativ neue Materialklasse, die sich besonders für optische Anwendungen eignet.

In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente der Universität Erlangen wird zunächst eine neue Technologie zur Herstellung planar-optischer Sensormodule entwickelt. Dabei übernimmt die Erlanger Gruppe lithographische Verfahren und die Arbeitsgruppe alp in Aschaffenburg die Lasermikrostrukturierung. Aufbauend auf dieser neuen Technologie werden mikrooptische Sensorchips in den Aschaffenburger Laboren hergestellt und charakterisiert. Mögliche Anwendungen dieser Sensoren untersuchen die Aschaffenburger Forscher in der Gassensorik, der Detektion von Gefahrenstoffen, der Dehnungsmessung sowie der Biosensorik.

Im Rahmen des Projektes werden zudem grundlegende materialwissenschaftliche Fragestellungen bei der Bearbeitung von hybridpolymeren mit UV-Strahlung untersucht und eine durchgehende Modellbeschreibung und Simulation der Technologie sowie der Bauelemente erarbeitet.

Im Rahmen des Forschungsprojektes bieten sich vielfältige Möglichkeiten für studentische Abschlussarbeiten. Interessierte Studierende melden sich bitte bei Maiko Girschikofsky oder Prof. Dr. Hellmann

Bayerische Forschungsstiftung fördert Forschungsprojekt der Arbeitsgruppe alp. Gemeinsam mit einem Münchner Unternehmen erforscht die Arbeitsgruppe dabei die Lasermikrobearbeitung keramischer Substrate für die Leistungselektronik.

Die alp Arbeitsgruppe veröffentlicht Ergebnisse im Wissenschaftsjournal Analytica Chimica Acta. Die Arbeit trägt den Titel "Allylated cyclodextrins as effective affinity materials in chemical sensing of volatile aromatic hydrocarbons using an optical planar Bragg grating sensor" (doi: 10.1016/j.aca.2013.06.042). Inhalt der Arbeit ist eine gegenüberstellung per-Allyl substituierter Cyclodextrine unterschiedlicher Kavität hinsichtlich ihrer Eignung als Reagent in der chemischen Sensorik von flüchtigen aromatischen Kohlenwasserstoffen. Für die Untersuchung wurde ein planarer Bragg Gitter Brechungsindex-Sensor verwendet.

Die Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik erhält einen Messplatz zur Bestimmung von optischen Materialeigenschaften. Unter Verwendung eines Spektrometers werden damit Eigenschaften wie Transmission und Reflexion, sowie Absorption bestimmt. Diese Messungen sind im Spektralbereich von 190 nm (UV) bis 2150 nm (IR) möglich.

Die Arbeitsgruppe präsentiert Forschungsergebnisse auf der internationalen Konferenz "Laser in Manufacturing - LIM 2013", welche während der LASER World of PHOTONICS 2013 in München stattgefunden hat. Bei der Arbeit mit dem Titel "Investigation on flexural strength during fiber laser cutting of alumina" wurden die Einflüsse des Laserschmelzschneidens auf die mechanische Festigkeit von Al2O3 Keramiksubstraten untersucht. Die dazugehörige Veröffentlichung in der Ausgabe des Journals Physics Procedia Vol.41 ist frei zugänglich.

Der Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik gelingt erstmalig die Herstellung eines Photonischen Kristalls. Der hergestellte photonische Kristall weist eine feste Periodizität von < 800nm entlang der drei Raumrichtung auf. An den periodisch angeordneten Kristallebenen erfolgt eine spektrale Aufteilung des einfallenden Weißlichts wodurch die Halterung des Substrats in allen Farben des sichtbaren Spektrums leuchtet.

Vier Mitglieder der Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik präsentieren Ergebnisse aus ihren aktuellen Forschungsarbeiten auf der internationalen Konferenz microCAD in Miskolc/Ungarn

Die Arbeitsgruppe veröffentlicht zwei Artikel im wissenschaftlichen Journal of Laser Micro/Nanoengineering. Der erste Artikel mit dem Titel "Water Jet Guided Laser Cutting of High Temperature Superconductors" beschäftig sich mit Ergebnissen aus Schneidversuchen von Hochtemperatur Supraleitern. Ergebnisse aus Studien der Siliziumcarbit Bearbeitung werden im zweiten Artikel "Laser Alloying Nickel on 4H-Silicon Carbide Substrate to Generate Ohmic Contacts" vorgestellt.

Das Labor für Photonische Technologien und Systeme erhält einen Spannungs- und Dehnungsteststand, der zur Charakterisierung von planaren polymeren Bragg Gittern (PPBG) verwendet wird. Mit Hilfe dieses Teststandes ist es möglich, das Verhalten der optischen Sensoren in Bezug auf Dehnung zu untersuchen und deren Sensitivität zu bestimmen.