Bragg-Gitter auf der Basis von Hybridpolymeren für die analytische Sensorik

• Antragsteller: Professor Dr. Lothar Frey (†); Professor Dr. Ralf Hellmann
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244990912

Ziel dieses Vorhabens ist es, ein optisches Sensorsystem für die qualitative und quantitative Analyse von Flüssigkeiten und Gasen auf der Basis von Hybridpolymeren zu entwickeln. Hierzu soll auf die photonische Struktur des Bragg-Gitters zurückgegriffen werden, dessen Realisierbarkeit in Ormocer® Hybridpolymeren im Rahmen des DFG-Vorgängerprojektes erfolgreich untersucht und bestätigt werden konnte. Angestrebt ist ein Konzept basierend auf einem optischen Verzweigersystem, welches mittels der innovativen UV-gestützten substratkonformen Imprintlithographie in die Hybridpolymere abgeformt wird. In dieses kompakte, wenige Zentimeter große, System aus Wellenleitern und Kopplern ist eine Matrix aus Volumen-Bragg-Gittern unterschiedlicher Gitterperiode mittels der statischen Phasenmasken-Technologie unter Verwendung eines KrF-Excimerlasers einzubringen. Durch diese Strukturierung erfolgt eine polychromatische Reflexion eines eingestrahlten breitbandigen Lichtspektrums, die sich aus den einzelnen Reflexionen der eingeschriebenen Bragg-Gitter zusammensetzt. Durch Isolation einer oder mehrerer Bragg-Gitter Strukturen soll eine Unterdrückung etwaiger Querempfindlichkeiten (z. B. durch Temperaturschwankungen) erfolgen. Zum anderen erlaubt das angestrebte Konzept eine selektive Sensibilisierung der einzelnen Elemente mit dem Ziel einer generellen oder Analyt-spezifischen Sensitivitätssteigerung. Durch die Umsetzung von Bragg-Gittern als sensorische Elemente ist nur eine singuläre Anbindung des Sensors erforderlich, welche mittels der Ankopplung an eine monomodale Glasfaser realisiert wird. In diesem Zusammenhang wird eine Analyse und Optimierung verschiedener Koppelstrategien angestrebt um die Systemanbindung zu charakterisieren und zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen