Sensorfunktionalisierung von Volumenmaterialien

In transparenten dielektrischen Volumenmaterialien (z.B. Siliziumdioxid, Oxidkeramiken oder Polymere) können mittels Laser-Direktschreibverfahren dreidimensionale Lichtwellenleiterstrukturen mit variablen Durchmessern eingebracht werden. Diese Wellenleiter sind die Basiselemente für integrierte photonische Komponenten und Sensoren in einem einzigen (monolithischen) Material. Damit ist u.a. die Realisierung von Kopplern (Verzweiger), miniaturisierten optisch-integrierten Interferometern oder Wellenleiter-Bragg-Gittern (BGW) möglich. Letztere eignen sich auch als diffraktive Elemente, spektrale Filter oder Spiegelelemente. BGW werden z.B. in ultradünne Gläsern als Sensorelemente realisiert, um mechanische Belastungen auf Glasfolien aber auch dreidimensionale Formerfassung in Echtzeit zu erfassen.

Figure 1: Simplified schematic setup of the femtosecond laser material functionalization
Figure 2: Ultra-thin-glass with integrated waveguides and FBGs for 3D shape sensing
Figure 3: Example of application: optical seals for critical infrastructures by applying functionalized ultra-thin glass foils