Gewähltes Tag Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

Pulse im Femtosekundentakt

Ultrakurzpulslaser erreichen erstmals tausend Watt Leistung


Je kürzer die Pulsdauer, desto präziser arbeitet ein Laser als Werkzeug im medizinischen Einsatz oder in der Materialbearbeitung. Mit ultrakurzen Laserpulsen eröffnen sich jetzt neue Anwendungen, denn dank der kurzen Pulse im Femtosekundentakt – in einem Milliardstel Teil einer Millionstel-Sekunde – erwärmt sich das bearbeitete Material kaum noch.

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Mehr zu Ultrakurzpulslasern am Fraunhofer ILT – Link

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Die Lasertechnik arbeitet mit einem kohärenten Lichtstrahl, dessen Wellen sich schnell und präzise ablenken, formen und fokussieren lassen. Pulst man Laserlicht, arbeitet der Laser noch präziser. Ein weiterer Vorteil dabei: Das bearbeitete Material erwärmt sich weniger. Ultrakurze Pulse mit hoher Leistung sind ideal gerade für den Einsatz in der Medizin, etwa bei Schädeloperationen oder beim Abtragen von Tumorgewebe. Aber auch in der Materialbearbeitung wird diese Präzisionstechnik geschätzt, zum Beispiel beim Bearbeiten von Glas: Mit dem Laser lassen sich selbst schmale Lautsprecherschlitze in Smartphone-Displays schneiden.

Die genaue und schonende Bearbeitung hochempfindlicher Materialien durch ultrakurze Laserpulse im Femtosekundenbereich ist seit Jahren anerkannt. Bisher mangelte es aber für einen breiten Einsatz der Technologie an geeigneter Leistung solcher Laser, die bisher in der Größenordnung von einigen Watt liegt. Forschern vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen ist es zusammen mit dem Lehrstuhl für Lasertechnik der Technischen Hochschule Aachen und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München sowie Partnern aus der Industrie gelungen, die schon mehr als zehn Jahre bekannte Technologie jetzt deutlich zu optimieren.

Um mehr Leistung in die ultrakurzen Lichtblitze zu bekommen, haben sich die Forscher vom Fraunhofer ILT mit der grundlegenden Geometrie des Laserkristalls beschäftigt und diese weitgehend modifiziert. Der daraus entwickelte Ultrakurzlaser stellte im Labor mit über 1000 Watt Leistung einen neuen Weltrekord auf, sein Entwicklungsteam erhielt dafür bereits mehrere Auszeichnungen, darunter den Wissenschaftspreis des Stifterverbandes im Jahr 2012.

© Fraunhofer-Gesellschaft 2012

Mikrochip-Lithographie mit extremem Ultraviolett

EUV-Technologie für Wafer-Belichtung soll 2015 in den Markt kommen


Die Strukturen von Schaltkreisen auf Mikrochips entstehen durch ein lithografisches Verfahren. Immer mehr Schaltkreise auf gleichem Raum erfordern Strahlquellen für die Belichtung mit immer kürzeren Wellenlängen. Heute kommt dafür Licht mit 193 Nanometern zum Einsatz, in Entwicklung steht eine Technologie, die mit extremem Ultraviolett, EUV, arbeitet. Laserlicht mit einer Wellenlänge von nur noch 13,5 Nanometern soll die Mikrochip-Rohlinge ab 2015 belichten.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

EUV-Technologie des Fraunhofer-Instituts ILT – Link

EUV- und Röntgenschichten für Lithographie – Link

EUV-Reflektometrie des Fraunhofer-Instituts IWS – Link

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Am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen entwickelt Dr. Klaus Bergmann mit seinem Team einen Prototypen, der für den Einsatz in der Mikrochip-Produktion geeignet ist. Eine der Herausforderungen für die neuartige Wafer-Belichtung ist der erforderliche 24-Stunden-Betrieb. Zwei weitere Fraunhofer-Institute liefern wesentliche Module für die Entwicklung zu: das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena und das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden.

Deutschland gilt inzwischen als Vorreiter in der EUV-Technologie für Mikrochips, ihre Markteinführung ist für 2015 geplant.

© Fraunhofer-Gesellschaft 2012