Abgeformte polymere Mikrostrukturen für die optische Informationstechnik

Abstract

Für eine stärkere Verbreitung der optischen Informationstechnik werden optische Wellenleiterkomponenten benötigt, die u.a. die Signale optisch schalten und aufsplitten können. Dazu ist die sogenannte SIGA-Technik entwickelt worden, mit der polymere, integriert optische Mikrostrukturen mittels kostengünstiger Replikationstechniken hergestellt werden können.In dieser Arbeit wird dabei auf die Replikationstechniken im Rahmen der SIGA-Technik näher eingegangen. Dazu werden die beiden eingesetzten Abformverfahren des Spritzgießens und Heißprägens dargestellt, mit den Randbedingungen für Mikrostrukturen im allgemeinen und integriert optische Mikrostrukturen im speziellen.Das für integriert optische Mikrostrukturen entwickelte modifizierte Mikrospritzprägen wird ausführlich erläutert, wobei auf die speziellen Werkzeuge, das verwendete Equipment und die damit durchgeführten Prozesse näher eingegangen wird.Das zweite Abformverfahren, das Heißprägen, wird hauptsächlich als Laboranwendung für Prototypen eingesetzt, aber zunehmend auch bei bestimmten empfindlichen Strukturen und besonderen Geometrien, dargestellt am Beispiel einer optischen Rückwand, die über ihre gesamte Länge (10 bis 50 Zentimeter) integriert optische Mikrostrukturen enthält.Ausführlich wird auf Optimierungsmöglichkeiten für die Abformung von Mikrostrukturen eingegangen.Anwendungsbeispiele, vornehmlich aus dem Bereich der optischen Informationstechnik, aber auch aus der Mikrofluidik, demonstrieren das Einsatzpotential der Mikroabformtechnik.

To ensure a wider spreading of optical IT optical waveguides are necessary to switch and split optical signals. Therefore the so called SIGA-technique has been developed for manufacturing polymeric, integrated optical microstructures with low-cost replication techniques.Within this thesis the attention is directed towards the replication techniques as part of the SIGA technique. The two used moulding techniques as injection moulding and hot embossing are described putting up marginal conditions for microstructures in general and integrated optical microstructures in particular.The modified micro injection moulding developed especially for integrated optical microstructures is explained in detail. Close attention is given to the special tools, the used equipment and the processes carried out.The second moulding technique, hot embossing, is usually applied as a lab technique for prototypes, but more and more for difficult structures with special geometries, too, shown by the example of an optical backplane. This backplane, which is several centimetres long (10 to 50 cm), has integrated optical microstructures over its complete length.The optimization for replication of microstructures is described in detail.Application examples, especially from optical information technique, but also from micro fluidics, demonstrate the high potential of micro moulding / micro replication techniques.