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News: Mikroscanner in Miniaturformat

Mikrooptische Systeme werden immer kleiner. Daher werden auch miniaturisierte Strahlablenker benötigt. Doch bisher scheiterte die Miniaturisierung häufig an zu geringen Ablenkwinkeln. Ein neuartiger mikromechanischer Scanner könnte jetzt den Durchbruch schaffen.
Fast jedes mikrooptische System benötigt Strahlablenker, vom Laserdrucker über Scannerkassen bis hin zum Laserfernsehen. Häufig werden Scanner, bewegliche Spiegel, eingesetzt, um Licht- oder Laserstrahlen abzulenken. Mit der zunehmenden Miniaturisierung der Systeme – etwa durch den Einsatz von Laserdioden – müssen nun auch die Strahlablenker immer kleiner und leistungsfähiger werden. Die feinmechanischen Herstellungsverfahren für konventionelle Scanner machen jedoch eine weitere Verkleinerung sehr aufwendig und teuer. Auch die meisten Versuche, leistungsfähige mikromechanische Scannersysteme zu entwickeln, scheiterten.

Mikromechanische Scanner werden mit Methoden der Halbleiterfertigung hergestellt. Ihr Hauptelement ist zumeist eine verspiegelte, rechteckige Platte, die an zwei Federn aufgehängt ist. Bisher wurden dicht darunter Elektroden angeordnet. Wie bei einer Wippe ziehen sie elektrostatisch im Wechsel die eine und die andere Seite nach unten. Diese Anordnung bringt jedoch Probleme: Ist der Abstand zwischen Spiegel und Elektroden klein, wird der Ablenkwinkel gering. Wird der Abstand vergrößert, sind enorme Spannungen nötig. Die Mikrosystemtechniker Peter Dürr und Harald Schenk am Dresdener Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS fanden einen trickreichen Ausweg: Sie hängten die Spiegelplatte frei beweglich auf und verlegten den Antrieb in die Seitenteile. Eine Kombination von Start- und Kamm-Antriebselektroden an jeder Seite versetzt den Spiegel nun in Schwingungen, die so verstärkt werden, daß auch bei niedrigen Spannungen große Ablenkungen entstehen. Die ersten Demonstratormodelle belegen die einzigartigen Eigenschaften dieser neuartigen Mikroscanner: Mit weniger als zwanzig Volt Spannung werden Scanwinkel von bis zu vierzig Grad erreicht. Die Schwingungsfrequenzen reichen von 140 Hz bis 20 kHz. Der große Vorteil dieses Aufbaus ist aber, daß damit problemlos auch zweidimensionale Scanner auf einem einzigen Chip möglich werden. Der erste Scanner muß nur – um neunzig Grad gedreht – mit zwei Federn in einen zweiten Rahmen gehängt werden. Beide können dann völlig unabhängig voneinander angesteuert werden. "Die Mikroscanner ermöglichen die Herstellung von Strichcode-Lesesystemen in der Größe von Kugelschreibern oder gar Ringen. Außerdem können sie im Bereich der minimalinvasiven Medizin Untersuchungs- und Operationsverfahren vereinfachen", nennt Harald Schenk Einsatzmöglichkeiten der Mikroscanner.

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