Laserbearbeitung des distalen Endes von Quarzfasern für die Lichtmanipulation (LaserDELight)

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines automatisierten Herstellungsprozesses zur Strukturierung und optischen Funktionalisierung von distalen Faserenden für die Medizintechnik. Für verschiedene medizinische Indikationen ist es inzwischen Stand der Technik, Fasersonden in der Therapie einzusetzen. Hierzu gehören z.B. die Verödung von Venen in der Phlebologie, das Abtragen von Gewebe in der Urologie, als auch das Schneiden und Koagulieren von Gewebe in verschiedenen chirurgischen Anwendungen. Alle diese Indikationen haben ursprünglich mit einer sogenannten bare fiber begonnen, bei der das distale Ende einfach plan endet und das Laserlicht entsprechend der numerischen Apertur der Faser in einem Kegel austritt. Eine solche Abstrahlungsgeometrie der Fasersonden ist in der Regel nicht Problem angepasst. In den letzten Jahren wurden deshalb verschiedene Fasergeometrien entwickelt, die besser auf die jeweiligen Fragestellungen angepasst sind. Speziell im Bereich der Phlebologie und der Urologie haben sich inzwischen Laser und Fasersonden für bestimmte Indikationen durchgesetzt. Hier besteht nun ein dringender Bedarf, zu modernen Fertigungsverfahren überzugehen, die neben einer höheren Effizienz vor allem eine hohe Reproduzierbarkeit der gefertigten Fasersonden versprechen.
Die heutigen Fertigungstechniken dieser Fasersonden basieren meist noch auf klassischen, häufig manuell durchgeführten Bearbeitungsmethoden wie Polieren, Ätzen und Kleben. Ursache dafür ist die zunächst geringe Stückzahl, die den Aufwand einer Automatisierung anfangs nicht rechtfertigt. Einzig die Polierprozesse konnten inzwischen soweit automatisiert werden, dass derartige Fasern kommerziell verfügbar sind. Allerdings sind mit dieser Technologie nur plane oder konvexe, jedoch aufgrund der geringen Größe von einigen 100 µm keine konkaven Flächen möglich, so dass auch die in Frage kommenden Anwendungen begrenzt sind.
Hier setzt das Projekt LaserDELight an, in dem mittels CO2-Laser-Bearbeitungstechniken frei geformte Faserendflächen gefertigt werden sollen. Neben der neuartigen Technologie des Fraunhofer IZM, welche sich durch eine Kombination aus lasergestützter Fügetechnik und Ablation auszeichnet, besteht das innovative Potential des vorgeschlagenen Projektes im geplanten Maschinenkonzept. Erste Versuche lassen eine hinreichende optische Qualität erwarten. Dabei besitzt die Laserbearbeitungstechnik das Potential, bei hoher Produktionsfrequenz verschleißarm mikrostrukturierte Faserendflächen reproduzierbar herzustellen.

• CeramOptec GmbH