Waferbonder
Final Report Abstract
Bisher ist die lithographische Herstellung von Beugungsgittern wegen technischer Gründe auf Substratdicken im Bereich von wenigen Millimetern beschränkt. Um diffraktive optische Komponenten bereitstellen zu können, die für Gravitationswellendetektoren oder auch für große Kompressorgitter Anwendung finden können, sind Substrate mit Dicken im Bereich von einigen cm erforderlich. Der wesentliche Schwerpunkt der Arbeiten mit dem Bonder bezog sich auf die Arbeiten im experimentellen Teil des Sonderforschungsbereiches „Gravitationswellenastronomie“ TR7 zum Bonden dünner, mit Gittern strukturierter Wafer auf dicke Substrate. Die ersten grundlegenden Untersuchungen dazu wurden an Wafern mit Durchmessern von bis zu 200 mm und Dicken bis zu 22 mm durchgeführt. Dabei stand insbesondere die Entwicklung individuell optimierter Herstellungsrezepte für defektfreie Grenzflächen und hohe Bondstärken im Fokus. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass u.a. ein geringer Kontaktdruck und eine spezielle Wärmbehandlung der Wafer geeignet sind, um die Häufigkeit von Blasenbildung zu verringern. Die Optimierung des Prozesses ermöglichte dabei die Herstellung von Bondflächen mit einem Defektflächenanteil von weniger als 5% für Silizium - als auch Fused-Silica-Bonds. Weiter wurde das Gerät im Rahmen des BMBF Vorhabens „OnCooptics“ eingesetzt. Hier werden Aspekte der Leistungsfestigkeit von optischen Komponenten untersucht, die mittelfristig auch für die interferometrische Gravitationswellendetektion von Bedeutung sind, da zur Steigerung der Nachweisgrenzen die Laserleistung kontinuierlich erhöht wird. Einen dritten Schwerpunkt, ebenfalls im Rahmen des Projektes OnCooptics, bildeten Arbeiten zu reflexionsverminderten Transmissionsgittern/Pulskompressorgittern. Hierbei verursacht das Verschließen des konventionellen Gitters mit einem dünnen Glaswafer eine Symmetrisierung des Gitters. Dies führt zu einer Reduktion von unerwünschten Reflexionen und ermöglicht darüber hinaus eine einfache Reinigung und Handhabbarkeit. Das monolithische Layout des Gitters ermöglicht des Weiteren eine sehr gute Beständigkeit gegenüber laserinduzierten Zerstörungen und eine hohe Langzeitstabilität gegenüber konventionellen Komponenten aus Fused Silica. Mit der patentierten, verschlossenen Gitterkonfiguration war es möglich Beugungseffizienzen von über 98.0% bei gleichzeitig hoher Dispersion zu realisieren. Dies sind 5% mehr als mit einem äquivalenten unverschlossenen Gitter möglich sind.
Publications
- “Encapsulated subwavelength grating as a quasi-monolithic resonant reflector”, Opt. Express 17 (26), 24334-24341 (2009)
F. Brückner, D. Friedrich, M. Britzger, T. Clausnitzer, O. Burmeister, E.-B. Kley, K. Danzmann, A. Tünnermann, and R. Schnabel,
- „Large-Scale Application of Binary Subwavelength Structures“, MOE 2009 IEEE/LEOS International Conference of Optical MEMS & Nanophotonics, 17th to 20th August 2009, Clearwater, USA
E.-B. Kley, W. Freese, U.D. Zeitner, D. Michaelis, T. Kämpfe, M. Erdmann, and A. Tünnermann
- „Neuartige Transmissionsgitterkonzepte mit verminderten Reflexionsverlusten“, DPG Frühjahrstagung, 02.-06. März 2009, Hamburg
T. Clausnitzer, M. Schulze, E.-B. Kley, A. Tünnermann
- “Realization of a Monolithic High-Reflectivity Cavity Mirror from a Single Silicon Crystal”, Phys. Rev. Lett. 104, 163903 (2010)
F. Brückner, D. Friedrich, T. Clausnitzer, M. Britzger, O. Burmeister, K. Danzmann, E.-B. Kley, A. Tünnermann, and R. Schnabel
- „All-reflective coupling of two optical cavities with 3-port diffraction gratings“, Opt. Express 18, 9119 (2010)
O. Burmeister, M. Britzger, A. Thüring, D. Friedrich, F. Brückner, K. Danzmann, and R. Schnabel
- „Direct bonding of glass substrates“, 218th ECS Meeting, 10.-15.10.2010, Las Vegas, Nevada, USA
Kalkowski, G.; Rohde, M.; Risse, S.; Eberhardt, R.; Tünnermann, A.
- “Enhanced angular tolerance of resonant waveguide grating reflectors”, Opt. Lett., 36, 537-539 (2011)
S. Kroker, F. Brückner, E.-B. Kley and A. Tünnermann
- “Reflective cavity couplers based on resonant waveguide gratings”, Opt. Express 19, 16466-16479 (2011)
S. Kroker, T. Käsebier, F. Brückner, F. Fuchs, E.-B. Kley, A. Tünnermann
- “Widely tunable monolithic narrowband grating filter for near-infrared radiation”, Opt. Lett. 36, 436-438 (2011)
F. Brückner, S. Kroker, D. Friedrich, E.-B. Kley and A. Tünnermann
