Nano-Positionierung, -Vermessung und -Strukturierung auf großen Flächen und Volumina für Design, Herstellung und Charakterisierung von neuartigen optischen Komponenten und Systemen.

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Osten
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267094782

Nanopositionier- und Messmaschinen (NPMM) ermöglichen die Positionierung, Vermessung und Manipulation von Objekten mit Nanometer-Präzision auf ausgedehnten Oberflächen. Eine hohe Auflösung und eine schnelle Lokalisierung von Eigenschaften wie Ungänzen, Fehlstellen oder Formabweichungen kann bei ausgedehnten optischen Komponenten und Systemen wesentlich flexibler mit einer multiskaligen Messstrategie verbunden mit einer Sensorfusion verwirklicht werden, als mit einzelnen Sensoren. Die Sensorfusion kombiniert eine hohe Präzision in der absoluten Formvermessung mit zusätzlichen Informationen auf der nanoskopischen Skala unterhalb der Auflösungsgrenze optischer Systeme, die z.B. mit plasmonischen Nahfeld-Sensoren oder optischen Metamaterialien gewonnen werden können. Geeignete Sensoren in einem solchen Multisensor-System und deren Parameter können durch ein Assistenzsystem bestimmt werden. Schlüsselelement in der Endbearbeitung einer Hochpräzisionsfertigung, in der der Fehler optischer Oberflächen auf unter 10 nm (rms) reduziert wird, ist die absolute Formvermessung. Solch eine hohe Präzision in der Charakterisierung optischer Funktionsflächen wie sie z.B. bei Asphären, Freiformflächen, DOEs oder hybriden Elementen vorkommen, kann durch die Kombination von flächenhaften optischen Messmethoden mit NPMM200-Messungen erreicht werden. Atomare Verunreinigungen in Festkörpern wie Diamant oder SiC müssen mit einer räumlichen Genauigkeit von besser als 10 nm positioniert werden um Quantenkorrelationen zu erzeugen. Zusätzlich dazu müssen Steuerungs- und Kommunikationsstrukturen, die auf verschiedenen Längenskalen gefertigt werden, kombiniert werden um Quantenschaltkreise und Quantenprozessoren zu erhalten. Diese Kontrollstrukturen bestehen aus supraleitenden Ringen, deren exakte Positionen mit der NPMM-200 bestimmt werden. Die Integration eines solchen wertvollen und einzigartigen Gerätes in das Institut für Technische Optik würde mit Hilfe eines virtuellen Labor-Konzeptes realisiert werden. Basierend auf einem solchen Konzept und auf gewissen Zugriffsverfahren könnte die NPMM auch aus weiter Entfernung von Forschern genutzt werden. Die Implementierung eines solchen virtuellen Nanobearbeitungs- und Messzentrums ist Ziel dieser Untersuchungen.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: NPMM-200
• Gerätegruppe: 8720 Elektronische und pneumatische Längenmeßgeräte, Wegaufnehmer und Anzeigegeräte
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Alois Herkommer, seit 3/2019