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Lichtmodulation durch ein elektrostatisch kontrolliertes granulares Gas

Preuß, Sven

English Title: Light modulation through an electrostatically controlled granular gas

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Postscript, German
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Abstract

Zur Herstellung von elektronischen, optischen oder mechanischen Komponenten mit Strukturen im Mikrometerbereich werden direktschreibende Lithographiesysteme eingesetzt, die einen modulierten Laserstrahl zur Erzeugung der Strukturen in einer photosensitiven Schicht verwenden. Im Rahmen dieser Arbeit sollte eine Modulationstechnik gefunden werden, die den Durchsatz dieser Systeme durch die parallele Modulation einer großen Anzahl von Strahlen erhöht. Dazu wurde eine Technik entwickelt, bei der die Modulation des Lichtes durch ein granulares Gas erfolgt, welches zwischen den Elektroden eines Plattenkondensators erzeugt wird. In Abwesenheit eines elektrischen Feldes haften die wenige Mikrometer großen Teilchen an den Elektroden und das Licht kann den Kondensator ungehindert durchqueren. Wird eine Spannung angelegt, so werden die Teilchen im resultierenden elektrischen Feld beschleunigt und bilden ein granulares Gas, welches das Licht absorbiert oder streut. Mit experimentellen Zellen wurden optische Schaltzeiten von unter 100 Mikrosekunden gemessen, bei einer Effizienz von 80% und einem Kontrast von bis zu 1600:1. Bisher ist die Lebensdauer der Modulationszelle allerdings begrenzt, da Teilchen die Zelle verlassen und so die Dichte des granularen Gases verringern, bis letztendlich keine Modulation der Lichtintensität mehr möglich ist.

Translation of abstract (English)

Direct-writing lithography systems are used to produce electronic, optical or mechanical components with structures in the micrometer range. They utilize a modulated Laser beam to create the structures in a photosensitive resist. The throughput of these systems would be increased by a modulation technique, with the ability to modulate a large number of beams in parallel. For this reason a technique of light modulation was developed, based on the generation and control of a charged granular gas between two capacitor plates. In the absence of an electric field the micrometer sized particles adhere to the electrodes and the light passes through the capacitor without disturbance. By applying a voltage an electric field accelerates the particles and a granular gas is created, which absorbs or scatters the incoming light. With an experimental modulator optical switching times of less than 100 microseconds were attained. The efficiency of the modulator was 80% and the contrast was measured to be up to 1600:1. The lack of confinement of the particles limit the lifetime of the modulator up to now. The density of the granular gas reduces with time, due to particles leaving the capacitor, until there is no more modulation of the light possible.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hunklinger, Prof. Dr. Siegfried
Date of thesis defense: 11 February 2004
Date Deposited: 17 Feb 2004 11:11
Date: 2004
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Granulärer Stoff, Lichtmodulation, Lichtmodulator, Lithographie <Halbleitertechnologie>
Uncontrolled Keywords: Granulares Gasgranular gas , light modulation , lithography
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