Neuartiger Weißlichtlaser

1.000.000-mal heller als die Sonne

31. März 2022, 16:20 Uhr | Nicole Wörner
Fraunhofer IWS
Der am Fraunhofer AZOM entwickelte Weißlichtlaser ermöglicht Intensitäten auf der Probenoberfläche, die konventionelle Weißlichtquellen nicht erzielen können.
© Fraunhofer IWS

Ein extrem leistungsstarker Weißlichtlaser soll die Qualitätskontrolle in der Halbleiterindustrie beschleunigen und neue Möglichkeiten in der Mikrobiologie eröffnen. In einem Schritt ermöglicht er die beidseitige Charakterisierung von Oberflächen und lässt sich in Produktionsketten eingliedern.

Die optische Leistung von Weißlichtlasern in der Messtechnik zu erhöhen, auf dieses Ziel hat Dr. Tobias Baselt, Leiter der Gruppe Optische Fasertechnologie am Fraunhofer AZOM und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fakultät Physikalische Technik der WHZ, im Rahmen seiner Dissertation hingearbeitet. Dabei sollten Kosten, Zeit und Fehler zum Beispiel in der Chipproduktion oder in der Mikrobiologie minimiert werden. Dafür untersuchte der Wissenschaftler die Anwendung von Weißlichtlaser-Quellen in zwei verschiedenen Messverfahren.

Entstanden ist eine neue Lichtquelle, die eine Million Mal heller scheint als die Sonne und die sich problemlos in Fertigungsprozesse eingliedern lässt – ganz ohne diese anzuhalten oder eine Ausschleusung von Proben zu benötigen. »Ich habe die Anwendung speziell entwickelter Laserquellen mit weißem Laserlicht untersucht, die im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik besonders leistungsstark und daher sehr interessant für mikrobiologische und industrielle Messverfahren sind«, erklärt er. Gerade in kostenintensiven Herstellungsprozessen der Halbleiterindustrie wie etwa der Chipfertigung ließen sich damit deutliche Einsparpotenziale erzielen. Denn Baselt stellte unter Beweis, dass das Weißlichtlaser-Verfahren Qualitätskontrollen von Halbleiterelementen schneller durchführen kann. Durch die Intensität der Lichtquelle können beispielsweise das Oberflächenprofil, tieferliegende Strukturen und sogar die Rückseite von Mikrochips in einem Vorgang charakterisiert werden.

Auch die Mikrobiologie könnte von der entstandenen Lichtquelle profitieren, etwa bei der Untersuchung von Zellkulturen. Dabei wird der Weißlichtlaser, in der Fachsprache auch Superkontinuumsquelle genannt, für einen kurzen Moment auf die Zelle fokussiert. Die Intensität dieser Lichtquelle ermögliche die Darstellung kleinster Zellstrukturen, ohne sie zu zerstören, so der Wissenschaftler. Mit diesem Messverfahren können Zellen in Echtzeit überwacht und damit die Früherkennung von Zellveränderungen sowie Zellschäden erkannt werden. Wo es bislang lediglich möglich war, diese zu festen Zeiten zu zählen, ermöglicht der Ansatz von Tobias Baselt es, deren Zustände nichtinvasiv zu erfassen oder gar zu beeinflussen. Gerade in Bioreaktoren oder bei Toxizitätstests von Medikamenten werde so eine engmaschige Wirkungskontrolle möglich. In den nächsten Schritten sollen die Ergebnisse aus dem Labor für die Einbindung in industrielle Prozesse näher untersucht und weiterentwickelt werden.

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