RUBIN: PolyChrome Berlin - Photonische Integrations-Plattform für sensorische und analytische Anwendungen in einem weiten Wellenlängenbereich; Verbundprojekt 1: Materialtechnologie; Teilprojekt 1.2: Wellenleitermaterialien für den NIR/VIS-Bereich

Abstract

Im RUBIN-Verbundprojekt PolyChrome Berlin – Photonische Integrations-Plattform entwickelte die Allresist GmbH neuartige polymerbasierte Wellenleitermaterialien für den VIS- und NIR-Bereich (450–1550 nm). Ziel war die Herstellung direkt photostrukturierbarer Core- und Cladding-Materialien mit geringer optischer Dämpfung (< 0,5 dB/cm bei 1300 nm und 1550 nm) sowie präzise einstellbarem Brechungsindex für integrierte photonische Schaltkreise. Ein fluorierter Copolymer-Ansatz ermöglichte die gezielte Reduktion intrinsischer Absorptionsverluste bei gleichzeitig variabler Brechungsindexeinstellung. Die Materialien wurden synthetisiert, optimiert und erfolgreich in größere Maßstäbe überführt. Ergänzend wurden kompatible, fluorierte Photoinitiatoren entwickelt, die eine stabile und homogene Vernetzung gewährleisten. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut erfolgte die experimentelle Validierung der optischen Kennwerte. Für den Core-Prototyp AR-A wurden Dämpfungswerte von 0,39 dB/cm (1300 nm) und 0,45 dB/cm (1550 nm) erreicht. Die Ergebnisse schaffen die Grundlage für die industrielle Umsetzung polymerbasierter photonischer Integrationsplattformen. In the RUBIN joint project PolyChrome Berlin – Photonic Integration Platform, Allresist GmbH developed novel polymer-based waveguide materials for the VIS and NIR range (450–1550 nm). The aim was to manufacture directly photostructurable core and cladding materials with low optical attenuation (< 0.5 dB/cm at 1300 nm and 1550 nm) and a precisely adjustable refractive index for integrated photonic circuits. A fluorinated copolymer approach enabled the targeted reduction of intrinsic absorption losses while simultaneously adjusting the refractive index. The materials were synthesized, optimized, and successfully transferred to larger scales. In addition, compatible fluorinated photoinitiators were developed to ensure stable and homogeneous cross-linking. The optical characteristics were experimentally validated in collaboration with the Fraunhofer Heinrich Hertz Institute. Attenuation values of 0.39 dB/cm (1300 nm) and 0.45 dB/cm (1550 nm) were achieved for the AR-A core prototype. The results lay the foundation for the industrial implementation of polymer-based photonic integration platforms.