- SiliziumphotonikSiliziumphotonikDank immenser Übertragungskapazität und niedrigem Energiebedarf dringt Optische Kommunikation in immer tiefere Schichten der Daten-/Kommunikationsnetzwerke vor. Server werden über Glasfasern verbunden und sogar in den Rechnern selber werden, in Form von integrierten photonischen Schaltkreisen (PICs), immer mehr Funktionalitäten auf das Medium Licht verlegt. Deren Verbindung untereinander und mit der Außenwelt, mittels signalführenden Glasfasern, muss mit höchster Präzision erfolgen, denn „miss-alignment“ bedeutet Leistungsverlust, bis hin zum kompletten Ausfall.
- Technology of Active AlignmentTechnology of Active AlignmentDie Entwicklung und Herstellung photonisch integrierter Schaltkreise (PIC) bzw. von Silizium-Photonik (SiP) Bauteilen, erinnert in vielerlei Hinsicht an die frühen Jahre der Halbleiterindustrie. Es fehlt vor allem an Systemintegratoren, die Anlagen für die Serienherstellung von PICs entwickeln. Während die Front-End-Fertigung integrierter Photonik von der vorhandenen Mikroelektronik-Infrastruktur profitieren kann, ist für die Back-End Prozesse eine eigene Industrie gerade erst am Entstehen.
- The Missing LinkThe Missing LinkDer multidisziplinäre Systemintegrator TEGEMA B.V. (NL) hat eine modulare Maschinenplattform für die automatisierte Montage optischer Bauelemente, insbesondere von photonisch integrierten Schaltkreisen (PICs), entwickelt. Das mit Sub-Mikrometergenauigkeit arbeitende System kann aufgrund seiner intelligenten Architektur von Aufgaben in Forschung und Entwicklung von PICs bis zu deren Serienproduktion mitwachsen.
- SiPh Wafer ProbingSiPh Wafer ProbingDie Integration photonischer Strukturen oder Elemente auf einem Siliziumchip stellt eine Vielzahl neuer Herausforderungen an die Prüftechnik für diese Elemente bereits auf Waferebene. Um ein Strukturdesign vom Konzept über die Qualifizierung bis zur Serienreife zu übertragen, ist eine große Menge an Leistungsdaten der jeweiligen Elemente erforderlich.
- Technology of Active Alignment
- MikroskopieMikroskopieWie keine andere Technologie, erweitert die Mikroskopie beständig unser Wissen darüber, was die Welt im Innersten zusammenhält, wie die Bausteine des Lebens aussehen. Ob Life Sciences oder Materialwissenschaften, Geologie, Archäologie, Mineralogie… immer wieder sind es Mikroskope, in den Händen von genialen Wissenschaftlern, die neueste Erkenntnisse zutage fördern und Innovationen ermöglichen.
- Probentische konfigurierenProbentische konfigurierenFür gute Ergebnisse bei der Arbeit mit Lichtmikroskopen, spielt die präzise und schnelle Proben- und Objektivbewegung eine entscheidende Rolle. Die Anforderungen an Stages und Scanner sind dabei vielfältig. Neben der Positionsauflösung, die unmittelbar mit der optischen Auflösung des Mikroskops korreliert, sind Geschwindigkeit und Dynamik weitere elementare Anforderung an die Bewegungssysteme. Für Probenstages ist zudem die Frage nach der Verfügbarkeit von Haltern für Einsätze wie Petrischalen, Wellplates, und Slides wichtig.
- Open Source Microscopy ProjectsOpen Source Microscopy ProjectsDie Mikroskopie gehört zu den Technologien, die sich immer wieder neu erfinden. Während erste Mikroskope aus dem frühen 17. Jahrhundert noch höchst einfach aufgebaut waren, haben zahllose Entwicklungen die Leistungsfähigkeit von Mikroskopen stetig erhöht.
- ElektronenmikroskopieElektronenmikroskopieAnwendungen für die Elektronenmikroskopie decken ein breites Spektrum von der Halbleiterinspektion über die Materialforschung bis zur molekularbiologischen Forschung ab. Sowohl im konventionellen TEM als auch im neueren, im Jahr 2017 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichneten Cryo-TEM, müssen die Proben hochpräzise in einer xyz-Koordinate nanopositioniert und dann um eine Achse gekippt werden, um eine bestimmte Anzahl von Transmissionsbildern für die Bildrekonstruktion zu erzeugen.
- RasterkraftmikroskopieRasterkraftmikroskopieRasterkraftmikroskope liefern Forschern und Entwicklern höchstaufgelöste topografische Daten unterschiedlichster Proben wie Mineralien, Polymere, Gemische, Verbundwerkstoffe oder biologisches Gewebe. Mit Hilfe dieser in den 80er Jahren des vorigen Jahrhunderts entwickelten Technologie können die Anwender subatomar aufgelöste Abbildungen der Oberfläche von Proben erzielen.
- Probentische konfigurieren
- BiotechnologieBiotechnologieDie Biotechnologie ist sie eine der ältesten angewandten Wissenschaften der Menschheit: So ist beispielsweise der Einsatz von Hefe zum Brotbacken oder zum Vergären von Obst zu Alkohol seit Jahrtausenden gelebte und entwickelte Biotechnologie. Heute umfasst diese Disziplin zahllose Anwendungen in Medizin (rot), Landwirtschaft (grün) und Industrie (weiß).
- GenomsequenzierungGenomsequenzierungBlaue, braune oder grüne Augen? Welche Haarfarbe? Welche Krankheiten bedrohen uns? Wes Kind bin ich? Das und vieles mehr ist in unseren Genen gespeichert oder zumindest angelegt. Auch bei der in Krimis und dem wahren Leben immer wieder gestellten Frage: „Wer war es?“, wird die Genanalyse zu Rate gezogen. Der „genetische Fingerabdruck“ ist zu einem häufigen und untrüglichen Beweismittel geworden. Nicht zuletzt hält die Genomanalyse bei vielen gesundheitlichen Fragen den Schlüssel in der Hand für bahnbrechende Entwicklungen.
- Genomsequenzierung
- MedizingeräteMedizingeräteFortschritte in der medizinischen Forschung, Diagnostik und Therapie erfordern leistungsfähige, präzise Bewegungs- und Positioniersysteme. Hohe Positioniergenauigkeit, kompakte Abmessungen, geringer Energieverbrauch, Schnelligkeit und absolute Zuverlässigkeit zählen zu den Forderungen an die genutzten Antriebe. Die Anwendungen sind dabei so vielseitig wie die Technologien und Lösungen, mit denen PI Kunden auf allen Stufen der Wertschöpfung unterstützt: Von Operationsrobotern über Miniaturantriebe für Endoskopkameras bis zur Blendenverstellung in der Strahlentherapie oder der präzisen, gezielten Lagerung von Patienten auf OP-Tischen, die in sechs Freiheitsgraden verstellbar sind.
- EndoskopieEndoskopieDie moderne Medizintechnik strebt danach, Patienten durch Therapien möglichst wenig zu belasten. Endoskope, die minimal invasive Eingriffe ermöglichen, leisten dazu einen wichtigen Beitrag, beispielsweise bei der Laparoskopie. Gerade bei medizinischen Eingriffen steht die Forderung nach scharfen und detailreichen Bildinformationen an oberster Stelle, um bestmögliche Erfolgsaussichten zu erlangen.
- Operationsroboter: Patientenliege für die RadiotherapiePatientenliege für die RadiotherapieIn der Strahlentherapie ist es äußerst wichtig, gesundes Gewebe so gut wie möglich zu schützen. Deshalb ist die genaue Positionierung des Patienten während der Bestrahlung zwingend erforderlich. Hierfür sind Patientenliegen auf Basis von Hexapoden bestens geeignet.
- Endoskopie
- AstronomieAstronomieSchon in frühester Geschichte hat das Weltall eine unglaubliche Faszination auf die Menschheit ausgeübt; Höhlenmalereien oder Funde wie die Himmelsscheibe von Nebra legen beredtes Zeugnis davon ab. Aus der Frage „Was funkelt da in allen Farben am nächtlichen Himmel?“, wurde die Frage nach der Entstehung von Galaxien, Sternen und Planetensystemen. Hochempfindliche Systeme wie der Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array Teleskopverbund – kurz ALMA – liefern die Daten, mit denen Wissenschaftler diesen Rätseln auf der Spur sind – und werfen neue Fragen auf.
- ALMA-ArrayALMA-ArrayAm 10. April 2019 sorgte ein spektakuläres, wenngleich eigentlich unmögliches Bild für weltweites Aufsehen: die erste „Fotografie“ eines schwarzen Lochs. 55 Millionen Lichtjahre entfernt, im Zentrum der Galaxie M87 gelegen. Aufgrund der hohen Anziehungskraft kann selbst Licht derartigen Weltraumobjekten nicht entkommen. Doch mit dem Event Horizon Telescope – einem Zusammenschluss von acht Radioteleskopen – überlisteten die beteiligten Forscher gewissermaßen die Physik und erstellten erstmals eine Aufnahme des Schattens eines Schwarzen Lochs. Dieser Schatten entsteht durch die Strahlung des verzerrten Lichts, wenn es unwiderruflich vom Schwarzen Loch aufgesaugt wird.
- ALMA-Array
- HalbleitertechnikHalbleitertechnikSeit Jahrzehnten prägt und verändert unser Leben kein anderes Produkt so sehr wie die omnipräsenten Mikrochips. Ob Computer in all ihren Varianten, Mobiltelefone und Smartphones, Spielekonsolen, Autos und Flugzeuge, ja, mittlerweile sogar der heimische Kühlschrank, der Backofen oder Bügeleisen und Toaster – nichts funktioniert mehr ohne diese Tausendsassas aus dotiertem Silizium. PI hat großen Anteil an dieser Erfolgsgeschichte.
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The Missing Link.
Der multidisziplinäre Systemintegrator TEGEMA B.V. (NL) hat eine modulare Maschinenplattform für die automatisierte Montage optischer Bauelemente, insbesondere von photonisch integrierten Schaltkreisen (PICs), entwickelt. Das mit Sub-Mikrometergenauigkeit arbeitende System kann aufgrund seiner intelligenten Architektur von Aufgaben in Forschung und Entwicklung von PICs bis zu deren Serienproduktion mitwachsen. Es bietet einen Durchbruch in der Zykluszeit, die bis zu 10x kürzer ist als die aktuellen Lösungen auf dem Markt. Ultraschnelle und hochpräzise Active Alignment-Systeme von PI bilden das Herzstück dieser Photonic Assembly Plattform.
„Das Fehlen einer solchen Lösung hat den Markt für Photonikkomponenten bislang gehemmt. Jetzt haben wir mit dieser Plattform gewissermaßen das fehlende Verbindungsglied zwischen Frontend und Backend geschaffen – ein echter Durchbruch für integrierte photonische Schaltkreise“, betont Arno Thoer, Director Technology & Engineering bei TEGEMA die Bedeutung der Entwicklung.
Vielseitige Plattform
Die Basis der Maschine bildet TEGEMA´s modulare Plattformarchitektur, die es ermöglicht, anwendungsspezifisch, Hardwaremodule miteinander zu verbinden. Für die Aufbau- und Verbindungstechnik von PICs sind das Machine Vision Systeme für die Grobausrichtung, ein Klebstoffdispenser, eine UV-Lichtquelle zum Aushärten des Klebers sowie eine Rotationsplattform oder ein Roboterarm, um die Einzelelemente und später die fertigen Komponenten in der Maschine zu transportieren. Und das Herzstück der Plattform: Das aktive Ausrichtungssystem.
Herzstück der Plattform
Herzstück der Plattform
Tief im Innern verborgen, bildet das aktive Ausrichtungssystem von PI das Herzstück der Plattform. Bewegungs- und Positioniermechaniken und Firmwareroutinen von PI ermöglichen eine ultraschnelle Ausrichtung der optischen Elemente mit Genauigkeit im Sub-Mikromaßstab. Während des Aushärtens des Klebers auftretende Spannungen und dadurch induzierte Positionsänderungen der optischen Elemente kompensiert der Trackingmodus. Dieser spezielle Modus ist Bestandteil des Algorithmus zur Gradientensuche.
Während bislang zwischen fünf und bis zu zwanzig Minuten für die Aufbau- und Verbindungstechnik von PICs benötigt wurden, liefert die Maschine von TEGEMA eine fertig konfektionierte Komponente, einschließlich aktiver Ausrichtung und Faserabschluss, in knapp 30 Sekunden. Die Positionierung benötigt in der Regel nur Sekundenbruchteile.
Je nach den Erfordernissen der konkreten Anwendung kommen unterschiedliche Ausführungen der Alignmentsysteme von PI zum Einsatz – bis hin zu doppelseitigen F-712.HA2 Alignmentsystemen.
Modularität ermöglicht Wachstum und niedrige Cost of Ownership
Eine Besonderheit der Plattform von TEGEMA ist die kompakte Bauweise und Modularität. Mit einem Platzbedarf von knapp einem Quadratmeter nimmt sie nur wenig Raum ein – was beim Einsatz in teuren Reinräumen die Gesamtkosten verringert.
Das System kann für den Einsatz in Forschungs- und Entwicklungsumgebungen, zum Beispiel bei Start-up Unternehmen konfiguriert werden und ermöglicht so eine schnelle Konfektionierung von PICs mit signalführenden Glasfasern/Faserarrays zu relativ geringen Investitionskosten. Wenn sich das Produktionsvolumen erhöht, kann das System durch einfaches Hinzufügen von Modulen neu konfiguriert werden. So wächst die Maschine mit dem Produktionsbedarf.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Webinar: „Konfektionierung von photonisch integrierten Schaltkreisen. Ein modulares Konzept für einen vollautomatisierten Prozess.“
Die Kosten für photonische Komponenten werden von Montage- und Konfektionierungsprozessen dominiert. Dies behindert den breiten Einsatz solcher Komponenten obwohl der Druck auf Netzwerke und Energiekosten immer höher wird. Im ersten Teil des Webinars wird die neue, modulare Maschinen-Platform von TEGEMA präsentiert, die einen Durchbruch in der Geschwindigkeit für die Aufbau- und Verbindungstechnik und damit drastisch niedrigere Prozesskosten bedeutet.
In Teil zwei des Webinars, mit dem Titel „Inside the solution: Intelligent Micro-Robotics for High Throughput Photonics Manufacturing Automation“ wird erläutert, warum die genaue Ausrichtung einzelner Elemente von photonisch integrierten Schaltkreisen für Kosten und Ertrag so wichtig ist.
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