Packaging

Optomechanisch und thermomechanisch stabile Lasersysteme sind überall dort erforderlich, wo die klassische Aufbautechnologie an ihre Grenzen stößt. Viele Anwendungen erfordern solche besonders robusten Systeme, die beispielsweise unter extremen Umweltbedingungen zuverlässig funktionieren müssen. Auf Löttechnologie basierende Montageprozesse für optische und optomechanische Komponenten ermöglichen den Aufbau von luft- und raumfahrttauglichen Systemen. Mit dem »Future Laser System« (FULAS) wurde am Fraunhofer ILT eine entsprechende Technologieplattform für zukünftige satellitengestützte LIDAR-Systeme entwickelt. Auf Basis dieser Plattform können Lasersysteme für die Detektion von Spurengasen in der Atmosphäre aufgabenspezifisch ausgelegt und aufgebaut werden. Neben Weltraumapplikationen kann die Löttechnologie auch für klassische Industrie- und Forschungsanwendungen vorteilhaft eingesetzt werden, bei denen neben der Stabilität eine niedrige Ausgasungsrate, ein günstiges Alterungsverhalten oder eine gute Wärmeleitung der Montageschnittstelle erforderlich sind. Die Aufbautechnologie basiert auf dem am Fraunhofer ILT entwickelten, flexiblen Pick&Align-Verfahren, bei dem alle wesentlichen Justierschritte mit manuell geführten Robotern realisiert werden. Neben neuen Konzepten wird auch die Vereinfachung bereits bestehender Lötverfahren und Packages vorangetrieben.

Das Leistungsangebot umfasst Machbarkeitsstudien, die Entwicklung von Montageprozessen oder Funktionsbaugruppen und deren Qualifikation sowie Beratung bei der konzeptionellen Auslegung von Prozessen und Anlagen.

Design

• Konzeptentwicklung zur Montage von Lasersystemen und optischen Baugruppen
• Simulationsanalyse (thermisch, mechanisch, optisch, elektrisch)

Montageprozesse

• Dünnschichtverfahren zur Lotschichterzeugung (PVD)
• Pick & Align – aktive Justage optischer Komponenten
• Reflowlötprozesse
• Aktivlötprozesse
• Greiferentwicklung
• Planare Aufbauverfahren

Komponentenmontage

• Laserkristalle
• Nichtlineare Kristalle
• Spiegel und Linsen
• Faserkomponenten
• Löten von optomechanischen Baugruppen
• Aufbau hybrider Baugruppen bis hin zu komplexen Prototypen

Qualitätsprüfung/Qualifikation

• Temperaturzyklustest inkl. Autokollimatormessung
• Vibrations -und Schocktest inkl. Autokollimatormessung
• Modalanalyse
• Schertest
• Zugtest
• Metallurgische Untersuchungen
• EDX und Rasterelektronenmikroskopie
• Messung der Spannungsdoppelbrechung

Esser, D., Giesberts, M., Erben, B., Nyga, S., Kasemann, R., Wührer, C., Hahn, S., Leyendecker, M., Eßer, J., Wirz, W., Klein, S., Traub, M., Klein, J., Brandenburg, W., Luttmann, K., Mohr, D., Pérez Prieto, L., Hoffmann, H.-D,
Optomechanical design of a 150 mJ single frequency UV laser for the AEOLUS-2 mission.
International Conference on Space Optics — ICSO 2022, 3-7 October 2022, Dubrovnik, Croatia. Proceedings Volume 12777, International Conference on Space Optics — ICSO 2022; 127770N (2023).
https://doi.org/10.1117/12.2688830

Livrozet, M., Gronloh, B., Faidel, H., Luttmann, J., Hoffmann, D.:
Optical and Optomechanical Design of the MERLIN Laser Optical Bench.
International Conference on Space Optics — ICSO 2021| 30 March - 2 April 2021 | Online Only. Proceedings Volume 11852, International Conference on Space Optics — ICSO 2020; 118522Q- (14 S.) (2021)
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Holters, M., Dirks, S., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Automated and model-based assembly of an anamorphic telescope.
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Löhring, J., Winzen, M., Faidel, H., Miesner, J., Plum, D., Klein, J., Fitzau, O., Giesberts, M.,
Brandenburg, W., Seidel, A., Schwanen, N., Riesters, D., Hengesbach, S., Hoffmann, H.-D.:
Key optical components for spaceborne lasers
Proc. SPIE 9730, 97300O-1 (11 S.) (2016)
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Livrozet, M. J., Elsen, F., Wüppen, J., Löhring, J., Büdenbender, C., Fix, A., Jungbluth, B., Hoffmann, D.:
Feasibility and performance study for a space-borne 1645 nm OPO for French-German satellite mission MERLIN
Proc. SPIE 8959, 89590G (7 S.) (2014)
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Passive alignment and soldering technique for optical components 
Proc. SPIE 8235, (10 S.) (2012)
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Leers, M., Winzen, M., Liermann, E., Faidel, H., Westphalen, T., Miesner, J., Luttmann, J., Hoffmann, D.:
Highly precise and robust packaging of optical components
Proc. SPIE 8244, (6 S.) (2012)
https://doi.org/10.1117/12.920016

Leers, M., Winzen, M., Liermann, E., Faidel, H., Westphalen, T., Miesner, J., Luttmann, J., Hoffmann, D.:
Pick and align - high precision active alignment of optical components
IEEE Electronic Components & Technology Conference, San Diego,pp. 208-212 (2012)
https://doi.org/10.1117/12.920016

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