Produktneuheit 02. Mai 2024

Eine technologische Herausforderung im Zusammenhang mit Augmented-Reality- (AR) und Mixed-Reality-Brillen (MR) ist die Herstellung von optischen Wellenleitern. Bei beiden Technologien werden Diffraktionsgitter, so genannte Surface Relief Gratings (SRG), als Ein- und Auskoppler des Lichts zwischen Display und Auge verwendet. Für einen optimalen Kopplungseffekt und somit eine hohe Helligkeit muss das SRG schräg ausgerichtet werden, sodass ein sogenanntes „Slanted Grating“ entsteht. Für hochentwickelte Gitterdesigns sind dazu oft unterschiedliche Kippwinkel und Ätztiefen erforderlich. Die schrägen Gitter können entweder direkt in den Wellenleiter oder in einen Master-Stempel geätzt werden, der zur Herstellung des AR/MR-Displays mittels Nanoimprint-Lithografie (NIL) verwendet wird.
Das reaktive Ionenstrahlätzen (Reactive Ion Beam Etching, RIBE) eignet sich zur Herstellung von Gitterstrukturen mit konstanten Neigungswinkeln. Die Verwendung reaktiver Gase im Ätzprozess ermöglicht es, die Selektivität verschiedener Oberflächenmaterialien einzustellen oder die Ätzrate zu erhöhen. Das Substrat lässt sich kippen, sodass es in einem Winkel von bis zu 60 Grad geätzt werden kann. Auf dem Substrat ist oft eine Chrommaske aufgebracht, die die Gitterstrukturen definiert.
Um den Neigungswinkel und die Ätztiefe auf dem Substrat zu variieren, wird das so genannte Reaktive Ionenstrahltrimmen (Reactive Ion Beam Trimming, RIBT) verwendet. Bei der RIBT-Technologie scannt ein fokussierter breiter Ionenstrahl über die Oberfläche, wobei der Einfallswinkel und die Verweilzeit auf dem Substrat während des Ätzvorgangs variiert werden können. Dadurch lassen sich der Neigungswinkel der einzelnen Gräben sowie die Ätztiefe präzise steuern. Dies wiederum ermöglicht eine gleichmäßige Bildausleuchtung für den Träger der Brille.
scia Systems bietet Lösungen zur Strukturierung von Waveguides und NIL Master-Stempeln an, sowohl für die industrielle Produktion als auch für Forschung und Entwicklung.