Optomechatronica

Thema:
Hoogwaardige optische componenten

Van het in kaart brengen van de melkweg tot het snel meten en manipuleren van materie op nanometer-schaal. Bij TNO ontwikkelen we optomechatronische systemen van wereldklasse voor toepassingen in de ruimtevaart, 'big science', en de halfgeleiderindustrie. We verleggen de grenzen van de technologie om daarmee de 'high tech'-industrie te stimuleren en wetenschappelijke ontdekkingen mogelijk te maken.

Toepassing in 3 markten

We passen onze expertise in optomechatronica toe in 3 markten:

1. Ruimtevaart-instrumentatie

We hebben al meerdere ruimtevaartinstrumenten met succes gelanceerd. Deze zijn nu in een baan om de aarde in gebruik. Denk aan spectrometers voor aardobservatie en de bijbehorende kalibratieapparatuur, communicatiemodules en mechanismen.

2. Halfgeleiderindustrie

We ontwikkelen modules en apparatuur voor de halfgeleiderindustrie, gericht op sensoren, metrologie en lithografieconcepten. Ook zijn we de toonaangevende expert in reinigingstechnologie voor deze markt.

3. Big science

We ontwikkelen een breed scala aan sensoren en actuatorsystemen voor de big science-faciliteiten. Denk aan de ITER-kernfusiereactor, de KM3NET-neutrinodetector en grote astronomische telescopen.

Kennis binnen 4 technologielijnen

De expertisegroep Opto-mechatronics ontwikkelt nieuwe kennis binnen 4 technologielijnen:

1. Ultra-stabiele systemen

Nanometerstabiliteit is het terugkerende thema. Of we nu werken aan deeltjesdetectoren, spectrometers, maskerloze lithografie of mechanische structuren voor grote optiek.

2. Nanomechanische instrumenten

We combineren onze kennis van het ontwikkelen van instrumenten met een diepgaand begrip van natuurkundige verschijnselen op nanoschaal. We vertalen 'scanning probe'-technologie van de laboratoriumomgeving naar de industriële praktijk, zoals voor halfgeleidermetrologie en biomedische toepassingen.

3. Actieve en adaptieve optiek

We ontwikkelen prototypes van instrumenten en volledige systemen. Denk aan 'pointing'-mechanismen, vervormbare spiegels, 'laser guide stars' en geavanceerde regeltechniek. Dit doen we voor toepassingen in optische communicatie, grondgebonden astronomie en lichtbronnen voor lithografie.

4. Smart Industry

Voor de 'digitalisering van de industrie’ brengen we bedrijven bij elkaar. Samen werken we aan concepten voor ‘zero defect’-productie door in-line meten en regelen. Ook werken we aan concepten om omsteltijden te verkorten door verschillende hardware- en softwaresystemen te koppelen. Zo maken we ‘zero programming’ mogelijk.

Een kijkje achter de schermen bij Opto-mechatronics

Technische expertise in 4 disciplines

Binnen Opto-mechatronics werken meer dan 70 medewerkers van 10 verschillende nationaliteiten. Naast onze hoofdactiviteit, werkende prototypes ontwikkelen, hebben we een aanzienlijke wetenschappelijke output van patenten en publicaties. We zijn ook gastheer voor 5 tot 10 promovendi en masterstudenten. Onze experts werken in de volgende disciplines:

1. Mechanisch ontwerp

Mechanisch ontwerp wordt gedreven door de vraag naar extreme structurele stabiliteit, hoge specifieke stijfheid en sterkte, en extreem voorspelbaar bewegingsgedrag, vaak in beperkte volumes. Kennis van statisch bepaald construeren en van de interactie tussen mechanica en optische componenten zijn sleutelelementen in de ontwikkeling van goede instrumenten.

2. De regeltechniek

De regeltechniek in optomechatronische systemen wordt gebruikt om een hoge onderdrukking van verstoringen en van robuuste systeemprestaties te bereiken. Onze regeltechnische oplossingen gebruiken meerdere sensoren en actuatoren met een hoge bandbreedte. Deze worden vaak toegepast in een real-time setting in combinatie met speciaal ontwikkelde elektronica. Ontwerpmethoden zijn onder meer 'loop shaping', 'optimal control', gekoppeld MIMO-ontwerp, niet-lineaire en adaptieve control.

3. Nanomechanica

Nanomechanica houdt zich bezig met het begrijpen van de interacties van elektromagnetische en kwantum/mechanische golven met materie op nanoschaal, en de bijbehorende niet-lineairiteiten en instabiliteiten. Met deze kennis ontwikkelen we nieuwe meetconcepten die veel verder gaan dan de beperkingen van klassieke oplossingen in termen van nauwkeurigheid, snelheid of gevoeligheid.

4. 'System engineering & architecture'

Hierin houden we ons bezig met conceptueel ontwerp en 'trade-offs' in alle technische disciplines over alle fasen van een project. Dit doen we om een optimale balans te bereiken tussen technische prestaties, doorlooptijd en kosten. Het omvat zowel het creatieve proces om tot de kern van een technische uitdaging te komen en oplossingen te creëren, als het formele 'system engineering'-proces dat nodig is om een hoog-risico-ontwikkelingsproject te sturen.

Laat je verder inspireren

1 resultaat

Hoogwaardige optische componenten

Informatietype:
Artikel
TNO heeft unieke expertise op het gebied van hoogwaardige optische componenten, oftewel High-End Optics Manufacturing.