Title: Herstellung von Lichtwellenleitern mittels Zweiphotonenlithographie
Other Titles: Fabrication of waveguides using two photon lithography
Language: Deutsch
Authors: Stadlmann, Klaus-Peter 
Qualification level: Doctoral
Advisor: Stampfl, Jürgen 
Assisting Advisor: Liska, Robert
Issue Date: 2011
Number of Pages: 101
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung einer Zweiphotonenlithographie-Anlage (M3D) zur Strukturierung von hochaufgelösten 3D-Strukturen sowie der Herstellung von Lichtwellenleitern mittels Zweiphotonenpolymerisation. Mit Hilfe der Zweiphotonenlithographie können Lichtwellenleiter innerhalb eines Matrixmaterials strukturiert werden, dies bietet vor allem Vorteile bei der Verbindung von optischen Bauteilen auf sogenannten Printed Circuit Boards (PCB's).
Im Zuge der hier vorgestellten Arbeit wurden eine Strukturierungsroutine zur Herstellung von Lichtwellenleitern mittels Zweiphotonenpolymerisation und eine optische Beurteilungsmethode der strukturierten Lichtwellenleitern erarbeitet.
Durch den Einsatz eines speziell für den optischen Aufbau der M3D konzipierten, Zylinderlinsenteleskops (f1=+ 75 mm und f2 = - 50 mm), konnten Lichtwellenleiter mit zirkularen Querschnitten (~20 mym) erzeugt werden.
Durch die Implementierung eines neuentwickelten Femtosekunden-Laseroszillators, in den Aufbau der M3D, mit einer Leistung von ca. 400 mW konnten Lichtwellenleiter mit einer Schreibgeschwindigkeit von bis zu 10000 mym/s strukturiert werden.
Mit dem in dieser Arbeit beschriebenen Anlagenkonzept (M3D) wurden mehrere auf Polydimethylsiloxan (PDMS) basierende Systeme strukturiert und die Querschnitte der Lichtwellenleiter im Mikroskop betrachtet.
Neben PDMS basierenden Materialien wurden auch unterschiedliche Formulierungen eines Sol-Gel Hybridmaterials strukturiert und das Strukturierungsfenster ermittelt. Die Dämpfung der strukturierten Lichtwellenleiter wurde mit Hilfe einer bildbasierenden Analysemethode des Streulichts ermittelt.

The aim of this PhD thesis is the optimization of an existing two photon lithography setup (M3D) for structuring complex 3D-models and waveguides. Compared to other techniques suitable for producing waveguides, the two photon polymerization (2PP) allows polymerization inside a pre-given volume and can be used to connect optical parts mounted on a printed circuit board (PCB).
In this thesis a procedure for structuring waveguides inside a matrix material and a method for the evaluation of structured waveguides are developed.
The use of a cylindrical-telescope (f1=+ 75 mm and f2 = - 50 mm) implemented in the optical path of the M3D permits the structuring of waveguides with circular cross sections (~20 mym).
The implementation of a new femtosecond laser oscillator, which provides an average power of 400 mW into the M3D setup, allowed a maximum structuring speed of 10000 mym/s to be obtained.
Using the M3D setup, different polydimethylsiloxane (PDMS) based materials were structured. The cross sections of the waveguides were analyzed in a microscope. Beside PDMS based materials various formulations of a zirconium based sol-gel material were structured and analyzed. Damping measurements of the 2PP waveguides were obtained with an image based scattered light analysis.
Keywords: Zweiphotonenlithographie; Zweiphotonenanlage; Zweiphotonenpolymerisation; Femtosekundenlaser; Zylinderlinsen; Zylinderlinsenteleskop; Lichtwellenleiter, Polydimethylsiloxan PDMS; Sol-Gel
two photon lithography; two photon polymerization setup; two photon polymerization; femtosecond laser oscillator; cylindrical lens telescope; waveguides; polydimethylsiloxane PDMS; sol-gel
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-58405
http://hdl.handle.net/20.500.12708/10106
Library ID: AC07811799
Organisation: E308 - Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
Appears in Collections:Thesis

Files in this item:


Page view(s)

24
checked on Sep 18, 2021

Download(s)

109
checked on Sep 18, 2021

Google ScholarTM

Check


Items in reposiTUm are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.