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Dr. rer. nat. Maria Knoblich

Variable ringförmige Fotolithografie: Ein effizienter Lösungsansatz für die maßgeschneiderte Herstellung rotationssymmetrischer mikro- und mesoskaliger optischer Elemente

Betreuer: Prof. Dr. Robert Brunner (EAH Jena) und Prof. Dr. Hartmut Hillmer (Universität Kassel)

Kooperierende Universität: Universität Kassel

Disputation: 06.12.2024

Womit haben Sie sich in Ihrer Promotion beschäftigt?

In meiner Arbeit geht es um eine neuartige lithografische Belichtungsmethode zur effizienten und flexiblen Herstellung rotationssymmetrischer mikro- und mesoskaliger optischer Elemente. Dabei wird eine ringförmige Lichtverteilung mit variablem Durchmesser für die Strukturierung von Fotolack verwendet. Durch diese Belichtungsmethode können die Nachteile etablierter lithografischer Fertigungstechnologien, wie beispielsweise lange Schreibzeiten oder Stitching-Effekte in kartesischen Koordinaten, umgangen werden. Das optische Grundprinzip zur variablen Ringerzeugung basiert auf der Kombination von Axicons, wobei die Variation des Ringdurchmessers in der Substratebene durch die axiale Verschiebung eines Axicons realisiert wird. 

Zunächst habe ich einen kompakten Labordemonstrator aufgebaut und erprobt, der auf einem Optikdesign-Konzept aus einem plan-konkaven und einem axial beweglichen plan-konvexen Axicon basiert. Damit konnte der Funktionsnachweis für variable ringförmige Fotolithografie erstmals erbracht werden. Zudem wurde auch eine Lithografieanlage im Projektteam entwickelt, die auf einem komplexeren Optikdesign-Konzept basiert und der gleichzeitigen Erfüllung höherer Anforderungen dient. Beide genannten Experimentalaufbauten wurden im Rahmen meiner Arbeit für die lithografische Herstellung von spezifischen rotationssymmetrischen optischen Elementen wie beispielsweise Fresnelschen Zonenplatten mit binärem Profil oder diffraktiven Linsen mit kontinuierlichem Profilverlauf verwendet. 

Die hergestellten flachen optischen Elemente können aufgrund ihrer Rotationssymmetrie in optische Systeme, wie z.B. Objektive, integriert werden und tragen so zu deren Größen- und Gewichtsreduktion bei. Diffraktive Linsen werden zudem auch häufig in der Medizintechnik als bi- oder multifokale Intraokularlinsen verwendet.

Was war für Sie während der Promotion die größte Herausforderung? Und was waren die Highlights in dieser Zeit?

Da ich ein vorwiegend angewandtes Promotionsthema bearbeitet habe, war die Planung der nächsten Teilaufgaben meist von experimentellen Zwischenergebnissen abhängig. Die Justieraufgaben und Belichtungsexperimente waren jedoch anfangs oft ergebnisoffen – das war besonders herausfordernd. Es waren für mich dann besondere Momente, wenn ich erste qualitativ hochwertige optische Elemente herstellen konnte, die die Anforderungen erfüllten. Neben veröffentlichten Papern waren aktive Teilnahmen an Konferenzen und Tagungen weitere Highlights für mich. Beispiele sind die Nachwuchswissenschaftler*innenkonferenz (NWK) und die Mikrooptik-Konferenz (MOC) in Jena sowie die Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik (DGaO) in Bremen. Den Austausch mit Wissenschaftler*innen der EAH Jena, der kooperierenden Universität Kassel sowie anderer Hochschulen und Institutionen empfand ich als sehr bereichernd. 

Ich bin dankbar für die gut ausgestatteten Labore und den Reinraum der EAH, die mir das Durchführen meiner experimentellen Arbeiten ermöglichten. Herzlichen Dank auch meinen beiden Betreuern und den Kolleg*innen der Arbeitsgruppe für die wissenschaftliche Zusammenarbeit sowie der Graduiertenförderung der EAH für die finanzielle Unterstützung während meiner Promotionszeit. 

Wie geht es für Sie nach dem Promotionsabschluss beruflich weiter?

Ich bin seit April 2024 als Systemingenieurin in der optischen Industrie tätig. Das während meiner Promotionszeit erlangte und vertiefte Wissen kam mir dabei schon mehrfach zu Gute. 

Welche Tipps würden Sie angehenden Doktorand*innen an der EAH mit auf den Weg geben?

Das Thema sollte natürlich den individuellen Interessen entsprechen, sodass man gern daran arbeitet und auch dazu bereit ist, zusätzlich Zeit und Aufwand zu investieren. Die gegebenen Möglichkeiten zum Austausch mit Kolleg*innen und anderen Doktorand*innen sollten genutzt werden.