Integrierte Sensorik

Moderne Halbleiterfertigungsprozesse ermöglichen die Herstellung von miniaturisierten Photonik-Komponenten mit deren Hilfe zukünftig ganze Labore, welche auf gängigen optischen Analysemethoden basieren, auf einem einzigen Chip untergebracht werden sollen. Ein-Chip-Labore sind dabei u.a. für die mobile und patientennahe Diagnostik in Kombination mit Smartphones oder für die Trinkwasseranalyse von Interesse. In einem solchen Labor – so das Ziel – können hunderte optische Sensoren auf einem Chip parallel arbeiten und die Analyse von komplexen Stoffgemischen ermöglichen.

Am INT werden für diesen Zweck geeignete Interferometer und Wellenleiterstrukturen entwickelt, die z.B. als Brechungsindexsensoren fungieren. Mit funktionalen Schichten bedeckt können diese gezielt Moleküle an sich binden und ermöglichen eine Detektion von geringsten Stoffkonzentrationen. Das am INT ausgelegte Zweimodeninterferometer, bei dem zwei Moden in einem einzigen Wellenleiter angeregt werden und nach einer Sensorregion wieder interferieren, ist dabei besonders kompakt. Die Kointegration mit Fotodioden und elektrischen Auswerteschaltungen verspricht auch für weitere Anwendungsfelder wie die Abstands- und Geschwindigkeitsmessung (Lidar) kompakte Produktlösungen.