Du design optique à la mise en forme, au polissage laser et à la correction de forme laser, jusqu'à l'ajustement et l'emballage, le Fraunhofer ILT propose une fabrication entièrement intégrée, basée sur le laser, unique au monde. L'institut s'adresse notamment aux fabricants et utilisateurs dans des domaines tels que la technologie médicale, l'optique laser ou la microélectronique.
[Réseau de microlentilles monolithiques à double face fabriqué par laser pour l'homogénéisation de la radiation laser. La chaîne de processus entièrement laser permet une fabrication efficace de surfaces optiques complexes.]
De la tradition à l'innovation
Le nom Fraunhofer représente depuis plus de deux cents ans des avancées dans le domaine de l'optique. Le physicien et opticien Joseph von Fraunhofer a développé au début du 19ème siècle de nouvelles méthodes pour la fabrication et la caractérisation d'optique en verre précise, posant ainsi des bases importantes pour la fabrication moderne d'optique.
Aujourd'hui, les chercheurs du Fraunhofer ILT s'appuient sur cette tradition tout en promouvant un changement technologique disruptif : les processus basés sur le laser doivent remplacer les étapes de fabrication conventionnelles qui nécessitent encore des interventions manuelles régulières, permettant ainsi des chaînes de processus entièrement numériques et hautement automatisables. Le résultat : même des géométries complexes telles que des asphères, des optiques libres ou des surfaces microstructurées peuvent être fabriquées et corrigées efficacement - que ce soit des réseaux de microlentilles dans la plage submillimétrique ou des asphères complexes à l'échelle du centimètre.
[Même les géométries les plus exigeantes peuvent être fabriquées efficacement sans effort supplémentaire d'outillage. Ici : lentille libre pour la projection de logo, après enlèvement au laser (gauche), polie au laser (milieu) et anti-reflet (droite).]
Fabriquer des optiques complexes sans effort supplémentaire
Au Fraunhofer ILT, les différentes étapes de traitement basées sur le laser s'intègrent parfaitement. À partir de la mise en forme laser, les préformes en verre peuvent être ciblées. Dans les étapes suivantes, le polissage laser et, si nécessaire, la correction de forme laser permettent de lisser les surfaces et de compenser les écarts de forme au niveau nanométrique. La technique de fabrication est complétée par un design optique adapté à la fabrication et par des méthodes pour l'ajustement actif et l'emballage des composants optiques. Cela crée une chaîne de processus continue, contrôlable numériquement, permettant de fabriquer et d'intégrer efficacement à la fois des optiques individuelles et des ensembles optiques complets.
«Pour le laser, la complexité de la géométrie optique n'a pas d'importance», explique Dr. Edgar Willenborg, responsable du polissage au Fraunhofer ILT, le principal avantage. «Les asphères, les surfaces libres ou les géométries spéciales peuvent être réalisées avec le même outil sans effort supplémentaire. Seule la technique de mesure devient plus complexe.» Willenborg qualifie ce principe de «Complexité gratuite». Dans la fabrication classique, une asphère peut coûter jusqu'à cinq fois plus cher qu'une sphère comparable - une différence qui disparaît avec les procédés basés sur le laser.
Martin Kratz, responsable de la structuration et de la lithographie en volume au Fraunhofer ILT, explique un autre avantage technique : «En travaillant le laser à travers le verre, il est possible de fabriquer le devant, l'arrière et le cylindre de bord d'une optique en une seule fixation avec la plus haute précision des axes optiques entre eux. Le spectre va des réseaux de microlentilles avec des lentilles individuelles à partir de 500 micromètres jusqu'aux macro-optiques actuellement jusqu'à 80 millimètres de diamètre.» À l'avenir, les groupes de recherche souhaitent également étendre leurs processus de fabrication à des diamètres plus grands.
[Lentille Gullwing asphérique de 40 mm de diamètre après la mise en forme laser et avant le polissage.]
Fabrication d'optique laser en route vers l'industrie
Le Fraunhofer ILT estime qu'il est temps de transférer ces technologies dans la pratique industrielle. «Après de nombreuses années de développement de processus fondamentaux, nous sommes à la veille de la mise en œuvre industrielle», déclare Edgar Willenborg. «La coopération croissante avec les fabricants de machines montre que l'industrie est prête à faire ce pas.» Ainsi, le Fraunhofer ILT s'adresse spécifiquement aux entreprises qui souhaitent intégrer la fabrication d'optique laser dans leur propre production.
La fabrication d'optique laser ouvre de nouvelles possibilités pour des applications où des géométries complexes et une fabrication flexible sont requises. Cela inclut par exemple des systèmes optiques pour la technologie médicale ainsi que des optiques laser pour des applications industrielles et des composants optiques pour la microélectronique. Dans des domaines d'avenir tels que la technologie quantique, la lithographie EUV ou la recherche sur la fusion, le besoin d'optique spécialisées hautement précises augmente également.
«De nombreux systèmes optiques modernes nécessitent aujourd'hui des géométries sur mesure, qui ne peuvent être fabriquées avec des méthodes classiques qu'avec un effort considérable», explique Martin Kratz. «Les processus basés sur le laser permettent de fabriquer de telles optiques de manière flexible et économique - surtout lorsque des géométries complexes sont requises.»
Transfert technologique de la recherche à la production
«L'offre de services du Fraunhofer ILT couvre toute la gamme, du premier concept à l'accompagnement de la mise en œuvre industrielle. Au début, il s'agit souvent d'une étude de faisabilité, dans laquelle il est examiné conjointement avec le client si et comment les processus basés sur le laser peuvent être adaptés à ses conceptions et exigences optiques spécifiques», ajoute Dr. Christian Vedder, responsable du département «Technologie de surface et ablation». Sur cette base, le Fraunhofer ILT fabrique des prototypes et des petites séries, en tant que démonstrateurs et pour la validation des processus. Dans la prochaine étape, l'institut soutient ses clientes et partenaires de projet dans l'introduction industrielle des nouveaux processus de fabrication dans leur propre production. Lorsque des machines appropriées ne sont pas disponibles sur le marché, le Fraunhofer ILT les développe et les construit lui-même sur demande.
Actuellement, environ 12 chercheurs travaillent sur la fabrication d'optique laser au Fraunhofer ILT. Deux axes de recherche sont actuellement au centre de l'attention : d'une part, l'intégration de systèmes de capteurs dans les processus de fabrication pour améliorer la précision de forme des optiques fabriquées. D'autre part, l'optimisation de la chaîne de processus visant à augmenter le seuil de destruction induit par le laser des surfaces optiques, un paramètre de qualité crucial, notamment pour les optiques laser haute performance.
Lors de l'Optatec du 5 au 7 mai 2026 à Francfort-sur-le-Main, le Fraunhofer ILT présentera au stand 219 dans le hall 3 des démonstrateurs sélectionnés le long de cette chaîne de processus. Les chercheurs de l'institut seront disponibles pendant le salon pour des discussions sur des applications concrètes, le développement de processus et des possibilités de coopération. De plus, le Fraunhofer ILT participera le 6 mai avec une conférence spécialisée et une discussion en panel à un programme de SPIE optics.org.
Fraunhofer ILT à l'Optatec 2026 dans le hall 3 au stand 219
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