Hochauflösende Flächenlichtmodulatoren auf Basis von Mikrospiegelmatrizen

Am Fraunhofer Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS), Dresden werden anwendungsspezifische Flächenlichtmodulatoren (Spatial Light Modulators, SLM) auf Basis von hochintegrierten Mikrospiegelarrays entwickelt und in Pilotfertigung hergestellt. Das IPMS nimmt hierbei im internationalen Vergleich eine führende Position ein. Die Veröffentlichung gibt einen Gesamtüberblick über den SLM-Entwicklungsstatus am IPMS und die Perspektiven zukünftiger Bauelementegenerationen. Die IPMS-Mikrospiegelarrays bestehen je nach Anwendung aus bis zu einer Million einzeln adressierbarer Spiegel. Sie können mit einer Bildrate von bis zu 2 kHz betrieben werden. Derart hohe Spiegelanzahlen erfordern monolithische oder heterogene Höchstintegration von Ansteuerelektronik und Aktuatorik. Kippspiegel und Senkspiegel definieren zwei grundlegende Aktuatorkategorien. Derzeitiges Hauptanwendungsgebiet der IPMS-Kippspiegelbauelemente ist der Einsatz als hochdynamische programmierbare Maske für die DUV-Lithographie; die feinsegmentierten Senkspiegelmatrizen finden Anwendung als Wellenfrontkorrektor in adaptiv-optischen Systemen. Als Basis der Bauelementearchitektur wird ein anwendungsspezifischer elektronischer Schaltkreis (ASIC) hergestellt, der eine individuelle analoge Einzelansteuerung jedes Mikrospiegels ermöglicht. Dieser Schaltkreis dient gleichzeitig als Träger für die darüberliegende, in Dünnschichttechnik ausgeführte Spiegelmatrix. Als aktuelles Standardspiegelmaterial kommt eine speziell optimierte Aluminiumlegierung zur Anwendung; alternative Spiegelmaterialien wie z.B. amorphe Metalle und einkristallines Silizium wurden erfolgreich untersucht. Zukunftsweisende Zwei-Ebenen-Aktuatorarchitekturen ermöglichen die separate Optimierung von mechanischen und optischen Spiegeleigenschaften.