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Aktuelles aus der Mikrosystemtechnik

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physikinstrumente0217Bei Fertigung und Test von Bauteilen mit optischer Datenübertragung gilt es, Fasern oder Faser-Arrays für eine optimale Verbindung mit höchstmöglicher Genauigkeit zu justieren. Positionstoleranzen weit unter 50 nm sind üblich und Mehrkanal-Ein- und Ausgänge erfordern die simultane Ausrichtung in mehreren Achsen. Physik Instrumente (PI) bietet hierfür zwei hochpräzise Faserpositioniersysteme.

Beide Systeme basieren auf einem sehr steifen Aufbau, der entweder aus drei gestapelten Linearachsen (F-712.MA) oder – wenn auch Drehbewegungen gefordert sind – aus einem parallelkinematischen Hexapoden (F-712.HA) besteht und jeweils mit einem Nanopositionierer kombiniert ist. Die Parallelkinematik und die gestapelten Achsen mit ihren motorischen Antrieben ermöglichen bei der Grobpositionierung längere Stellwege im Bereich von einigen Millimetern, gleichzeitig sorgt der „Nanocube“-Positionierer für schnelle Scanning-Bewegungen und einen dynamischen Ausgleich von Drifteffekten. Festkörperführungen und vollkeramisch isolierte Piezoaktoren garantieren eine lange Lebensdauer. Positionssensoren an allen Antrieben verhindern Kollisionen wie mit einem teuren Silizium-Wafer. Beide Systeme gibt es wahlweise für einseitige oder beidseitige Positionierungsaufgaben.

Das gestapelte System für die Positionierung von Fasern oder optischen Komponenten arbeitet bei der Grobpositionierung in allen drei Achsen mit Stellwegen von bis zu 25 mm, bei einer kleinsten Schrittweite von 2 µm und einer maximalen Geschwindigkeit von 20 mm/s. Beim Hexapoden liegen die Stellwege in X-, Y- und Z-Richtung bei ±6,5, ±16 und ±8,5 mm, für die drei Drehachsen bei ±14,5, ±10 und ±10 Grad. Die kleinste Schrittweite beträgt jeweils 0,1 µm. Dabei arbeitet das System bei einer Geschwindigkeit von maximal 10 mm/s und kann durch den frei im Raum definierbaren Drehpunkt (Pivotpunkt) auch in unterschiedlichen Winkeln feinfühlig positionieren. Der Nanocube, der bei beiden Systemen die Feinpositionierung übernimmt, arbeitet mit Stellwegen von 100 µm in allen drei Achsen und einer kleinsten Schrittweite von 2,5 nm. Die Positionierungszeit beim Flächenscan über 100 µm x 100 µm liegt bei einer maximalen Abweichung von der Spitzenintensität von 0,02 dB unter 1 s.
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