提升微光学元件制造水平，Fraunhofer IOF采购电子束光刻系统

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2021-08-11   环球过滤分离技术网  guolvfenlitech6

电子束光刻技术使量子新元件的微型化设计成为可能。

据麦姆斯咨询报道，德国图灵根州经济与科学部（Thuringian Ministry of Economics & Science）正在支持弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所（Fraunhofer IOF）以1200万欧元采购新款光刻系统。该光刻系统将使量子领域的杰出基础研究成为可能，还将使如在航天器中观测气候变化等更精确的光学研究得以实现。德国国务秘书Carsten Feller于7月30日提交了资助决定。

当Fraunhofer IOF实验室对量子技术进行研究时，研究人员需要相当大的空间，目前整个实验室工作台都被光学设备所占据。对于量子技术商业化和日常生活中的实际应用来说，这些光学设备太大了。因此，缩小尺寸是不可避免的趋势。这种小型化可以通过某些高性能光学器件制造工艺来实现。“电子束光刻”就是这样一种工艺。

成为德国和欧盟在微光学元件制造领域的“领头狼”

“Fraunhofer IOF的新款电子束光刻系统确保了德国图灵根州在微纳光学元件制造领域的全球地位。”德国国务秘书Feller在访问该研究所移交资助决定时强调道。

“这是量子技术研究和开发的又一里程碑，从而使图林根州成为德国和欧盟在该领域的‘领头狼’。”近些年，德国政府一直致力于支持Fraunhofer IOF建设用于量子研究和工业解决方案开发的基础设施。Feller继续说道，诸如量子计算机、量子分析和测量技术等应用使传统系统黯然失色。

因此，新款光刻系统的采购延续了最近量子研究领域的投资势头：仅在5月，新量子技术研究网络在图灵根州建立，命名为“量子中心Thüringen”。正在建造的Fraunhofer IOF新研究大楼也将为量子研究提供新的空间。

成就量子技术和光谱学的新水平

除在量子技术领域的应用，该系统还将使新一代高性能光学器件变得更加强大，例如用于天基地球观测的光学器件。这对于气候监测和研究全球气候变化的影响必不可少。然而，在光谱学的其他领域也有潜在应用，例如在食品或污染物的分析中也遍布高性能光学器件的身影。

Fraunhofer IOF负责投资和基础设施的Uwe Zeitner解释道：“我们的新系统将大幅提高Fraunhofer IOF在微纳米结构制造领域的能力，使我们能够在结构精度、分辨率、速度以及器件尺寸等全新领域取得进展。”

Zeitner与同事们正在规划该系统的使用，并与业界合作伙伴共同合作，以确保该系统在2023年投入使用。Zeitner继续道：“因此，Fraunhofer IOF将成为使未来高性能光学技术的‘推动者’，将比我们现在所能做到的更精确。”

制造具有高分辨率的微小结构

高性能光学器件的微小结构是人眼所不能及的，但它们对光学器件的性能和潜在应用具有决定性影响。它们的尺寸仅有0.0005毫米。相比之下，人类头发直径可达0.1毫米。这些小型光学元件可以实现如眼镜、相机镜头等传统透镜无法实现的功能。

但为了使用这些微小的结构，不仅需要设计和开发，还需要将它们“写”在所谓的“载体”上。这么微小的结构是怎样制造的呢？多种技术可以为此提供解决方案。

其中之一便是电子束光刻，该技术的操作非常精确，因此可以获得异常高的分辨率。它的工作原理类似于用高精度打印机在纸上打字，但使用的材料不是墨水，而是电子。这些电子的尺寸比任何墨滴都要小得多。

高精度制造功能性光子微纳结构的能力是一项关键技术，为德国工业核心市场的众多应用铺平了道路，如能源、健康、移动性和生产。借助新款光刻系统，Fraunhofer IOF将继续推进这些对社会非常重要领域的应用研究。

高性能元器件领域的“创新驱动力”

2006年，Fraunhofer IOF在德国图灵根自由邦的资助下成立了“先进微纳光学中心”，该中心已经在全球范围内发挥着作用，成为各类微光学应用的高性能元件领域的创新驱动力。

“为了在未来成功占据光学微纳米结构高端应用领域的这一地位，以电子束光刻系统为中心起点的Fraunhofer IOF技术平台的战略性更新是至关重要。”Uwe Zeitner解释了新设备采购的必要性。

“此外，新技术平台还将为德国公司开拓新市场、开展独特的基础和应用研究实验奠定基础。”Zeitner补充道。

进一步合作展望

新系统还旨在加强Fraunhofer IO与耶拿光学中心其他科学机构的合作。它将与耶拿·弗里德里希·席勒大学（the Friedrich Schiller University of Jena）应用物理研究所（IAP）和德国莱布尼茨光子技术研究所（Leibniz Institute of Photonic Technology，IPHT）一起，为进一步成功的联合研究项目提供基础。

新款光刻系统预计将于2023年在研究所投入使用，届时将安装在新研究所大楼之中。为满足高性能光学器件开发对系统和所有制造工艺的日益增长的要求，这次光刻设备更新是必要的。

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