Optische Polymerwellenleiter für Leiterplatten
seit Oktober 2014
Wir befassen uns mit den Anwendungsmöglichkeiten polymerbasierter optischer Wellenleiter sowohl für die Datenübertragung als auch in der biomedizinischen Sensorik.
Abschätzungen zufolge wird das weltweite Datenaufkommen und die Nachfrage nach Cloud Computing in bisher nicht gekanntem Ausmaß anwachsen. Allein im Zeitraum zwischen 2012 und 2017 wird sich der Datenverkehr verdreifachen, und ein Großteil der Rechenleistung wird in der 'Cloud', also in Rechenzentren, bereitgestellt (Quelle: Cisco GCI). Die heute installierte Netzwerk- und Recheninfrastruktur wird folglich bald an ihre Grenzen stoßen.
Die Übertragung der Daten auf optischem Wege wird gemeinhin als Möglichkeit betrachtet, diese Grenzen zu überwinden. Glasfasern haben aufgrund ihrer deutlich höheren Bandbreite und der geringeren Übertragungsverluste das klassische Kupferkabel auf langen Entfernungen längst abgelöst. Die Integration optischer Wellenleiter auf Leiterplattenebene in Rechenzentren ist ein naheliegender, aber anspruchsvoller Schritt, von dem man sich einen deutlich höheren Datendurchsatz verspricht.
First Light
Es ist uns kürzlich gelungen, multimodale Wellenleiterstrukturen aus Polymeren auf Leiterplatten zu fertigen und die Lichtführung in diesen Strukturen zu demonstrieren. In den nächsten Schritten werden wir die Lichtleitung und die Ankopplung an die Lichtquelle verbessern.
Das Bild zeigt mittels Glasfaser eingekoppeltes rotes Licht einer Laserdiode. Für die Datenübertragung auf Leiterplatten wird üblicherweise infrarotes Licht eines VCSELs um 850 nm verwendet, da Polymere in diesem Wellenlängenfenster eine gute Transmission aufweisen.
Das Licht wird hier durch Polymerwellenleiter, die auf der Oberseite des Platinenmaterials aufgebracht sind, geleitet. Der helle Lichtpunkt im vorderen Bildteil erscheint am Ausgang des Wellenleiters.
Laserdirektschreiben
Zu diesem Zweck etablieren wir eine Fertigungsumgebung (Bilder- u. Videogalerie), welche es uns erlaubt, Polymerwellenleiter auf Leiterplatten mittels Laserdirektschreiben herzustellen. Neben den eigentlichen Wellenleitern widmen wir unsere Aktivitäten der Interfacetechnologie, um effizient in diese Wellenleiter ein- und auszukoppeln.
Publikationen
- E. Sergeeva, H. Hartwig, D. Hohlfeld , “Laser direct writing of polymer optical waveguides and optofluidic systems on printed circuit boards” micro photonics International Congress, November 2016.
- H. Hartwig, E. Sergeeva, N. Thomas, D. Hohlfeld, “Precision laser direct writing of polymer optical waveguides and optofluidic systems”, International Conference on Applied Optics and Photonics, May 2016.
- (keynote) T. Bechtold, D. Hohlfeld, “Multi-Physical Simulation of High Performance Computing Platform Integrating Polymer Waveguides”, International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE), April 2016.
- V. Balapuram, H. Hartwig, D. Hohlfeld, “Multi-scale multi-physical simulation of electro-optic circuit boards with multimodal polymer waveguides”, Mikrosystemtechnik-Kongress, October 2015.
- D. Hohlfeld, H. Hartwig, V. Balapuram, “Multi-physical Simulation of Electro-Optical Printed Circuit Boards with Multimodal Polymer-based Waveguides, EOS Conference on Optomechanical Engineering, June 2015
Mitarbeiter
Dr. rer. nat.
Haldor Hartwig
Tel.: +49 381 498-7218
E-Mail
Raum S37
Prof. Dr.-Ing.
Dennis Hohlfeld
Tel.: +49 381 498-7205
E-Mail
Raum: S14