Fraunhofer IPMS desarrolla moduladores espaciales de luz MEMS

El Instituto Fraunhofer de Microsistemas Fotónicos IPMS ha ampliado su cartera tecnológica de moduladores espaciales de luz (SLM) para facilitar la modulación rápida de amplitud y fase en la fabricación de semiconductores, microscopía médica, procesamiento de materiales y computación cuántica. Operando en rangos espectrales que van desde el ultravioleta profundo (DUV) hasta longitudes de onda en el infrarrojo cercano, la plataforma basada en sistemas microelectromecánicos (MEMS) controla los frentes de onda ópticos mediante la deflexión de microespejos.

Arquitecturas ópticas y aplicaciones
Los moduladores espaciales de luz manipulan parámetros del frente de onda a escala microscópica. En la litografía de semiconductores, las arquitecturas de modulación compatibles con DUV y UV perfilan patrones láser para optimizar la exposición de las obleas. En microscopía óptica, elementos de espejos basculantes de un solo eje proporcionan una iluminación selectiva y de alta resolución de las muestras. Para el procesamiento de materiales con láser, microespejos basculantes de dos ejes redirigen la energía óptica con una atenuación mínima del haz para incrementar el rendimiento en el corte por láser y la modificación superficial.

Para el procesamiento de información cuántica, los SLM generan perfiles de haz holográficos dinámicos que funcionan como pinzas ópticas para confinar y organizar matrices de átomos neutros. En aplicaciones de visualización holográfica, las matrices de espejos de tipo pistón con modulación de fase sintetizan frentes de onda tridimensionales auténticos sin depender de señales de profundidad estereoscópicas simuladas.

Plataformas de evaluación MEMS difractivas
Fraunhofer IPMS ofrece kits de evaluación que permiten a los usuarios validar configuraciones de espejos basculantes y de tipo pistón vertical sobre una plataforma unificada de hardware y software. El kit incluye la electrónica de control y accionamiento, software de funcionamiento de inicio rápido y una biblioteca de interfaz para PC.

El kit MEMS difractivo incorpora una matriz de 256 × 256 microespejos basculantes direccionables individualmente, cada uno con 16 µm por lado. Cada elemento de espejo se desplaza dentro de un rango analógico entre la alineación de referencia y un ángulo de inclinación designado para dirigir la luz incidente hacia órdenes de difracción específicos, conservando la compatibilidad con el ultravioleta profundo y longitudes de onda ópticas más largas.

«Un elemento óptico difractivo no se limita a reflejar la luz como un espejo convencional. Su estructura especialmente diseñada difracta la luz enviándola en direcciones específicas», afirmó el Dr. Michael Wagner, Director de la Unidad de Negocio de Moduladores Espaciales de Luz en Fraunhofer IPMS. «Nuestro dispositivo MEMS difractivo cuenta con 256 × 256 elementos de espejos basculantes direccionables individualmente, cada uno con una longitud de arista de 16 micrómetros. Cada espejo puede moverse de forma independiente en un rango casi continuo entre su posición inicial y una posición inclinada definida. Esto permite orientar la luz con precisión en distintas direcciones. El dispositivo es apto tanto para luz DUV como para longitudes de onda más largas».

«Nuestros kits de evaluación permiten a los usuarios validar la tecnología SLM en su propio entorno de aplicación. Para requisitos específicos, desarrollamos SLMs personalizados: desde el análisis inicial de viabilidad hasta la producción piloto. Nuestra experiencia abarca el diseño, el desarrollo de procesos y la integración de sistemas», añadió Wagner.




Demostración en Photonix Japan 2026
Fraunhofer IPMS exhibirá sus moduladores espaciales de luz en Photonix Japan 2026, programado del 30 de septiembre al 2 de octubre de 2026 en Makuhari, Chiba, Japón. Situada en el estand 49-39 del pabellón 8, la muestra incluirá los kits de evaluación, componentes SLM de alto rendimiento y modelos de dispositivos encapsulados en acrílico. Patrick Recknagel expondrá los principios operativos de la tecnología, sus métricas de rendimiento y sus casos de uso en aplicaciones industriales y de investigación.

Contexto adicional
esta sección detalla especificaciones técnicas no incluidas en el comunicado de prensa original.

Los moduladores espaciales de luz basados en MEMS fabricados sobre sustratos de semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS) logran altas tasas de refresco en comparación con los moduladores espaciales de cristal líquido sobre silicio (LCoS), alcanzando con regularidad frecuencias de cuadro y modulación superiores a entre 2 kHz y 10 kHz. En configuraciones de láser de alta potencia y litografía DUV, las superficies de los microespejos suelen metalizarse con aluminio puro o recubrimientos dieléctricos multicapa para soportar cargas térmicas continuas y prevenir derivas de fase en longitudes de onda de láser excímero, incluidas 193 nm y 248 nm. Las estructuras de accionamiento electrostático situadas bajo cada píxel generan desplazamiento vertical o deflexión angular aplicando voltajes analógicos individuales entre la membrana del espejo y electrodos de direccionamiento soterrados, conservando una precisión de recorrido dentro de tolerancias subnanométricas. Asimismo, los altos factores de llenado óptico —que a menudo superan el 85 a 90 por ciento— reducen al mínimo las reflexiones de fondo no moduladas y la difracción de luz difusa, parámetros decisivos para la estabilidad de atrapamiento en pinzas ópticas y la combinación coherente de haces láser.

Editado por Romila DSilva, editora de Induportals, con asistencia de IA.