Schaalbare productie maakt fotonica geschikt voor de massa

Wanneer je over augmented reality praat, gaat het vaak over apps, slimme functies of futuristische toepassingen. Maar volgens Jan Matthijs ter Meulen van Morphotonics, staat of valt de doorbraak van AR-brillen en geïntegreerde fotonica met één cruciale factor: schaalbare productie. “De vraag is niet óf er brillenglazen nodig zijn, maar hóe we die allemaal gaan maken.”

Ter Meulen, die sprak tijdens de fotonica-update van Brainport Industries, begint zijn verhaal met een concreet voorbeeld: een bril die informatie projecteert op een waveguide – een stukje glas dat lichtgeleiding mogelijk maakt. “Die informatie wordt recht in een stukje glas ingekoppeld, verplaatst zich opzij en wordt precies voor je oog uitgekoppeld. Dat gebeurt allemaal met fotonica.”

De technologie bestaat al jaren en wordt vandaag de dag al toegepast in bijvoorbeeld logistieke centra, waar werknemers met een slimme bril sneller producten kunnen verzamelen, of in de zorg, waar artsen real-time informatie voor zich krijgen. Toch blijft het gevoel bestaan dat AR een belofte is die nog niet echt is ingelost.

Dat beeld kan snel veranderen. “Alle grote bedrijven zijn ermee bezig: Apple, Meta, Snap,” zegt Ter Meulen. “Meta heeft bijvoorbeeld samengewerkt met Luxottica om de Ray-Ban Display Glass te ontwikkelen. De kosten liggen rond de 800 dollar – langzaam wordt het betaalbaar.”

© Morphotonics

Nieuwe toepassingen in zicht

De toepassingen reiken verder dan gemak of entertainment. Ter Meulen schetst een voorbeeld: “Stel dat iemand Chinees praat, dan kun je direct een vertaling in beeld krijgen. En als je allebei zo’n bril draagt, kun je zelfs een gesprek voeren in twee verschillende talen.”

Volgens hem is het slechts een kwestie van tijd voordat een groot deel van de bevolking AR-brillen gaat dragen. “Zeventig tot tachtig procent van de mensen draagt nu al een bril. Juist die groep zal dit als eerste omarmen.”

En daar komt Morphotonics in beeld. Het bedrijf, opgericht in 2014 en inmiddels zo’n vijftig medewerkers groot, ontwikkelt machines die de benodigde brillenglazen – waveguides – op grote schaal kunnen produceren. “Wat wij leveren, zijn productietools die door fabrieken en productielocaties worden ingezet. Wij ontwikkelen de machines, en bedrijven in de Brainportregio gebruiken die om de structuren te maken.”

De kern van hun technologie is verrassend eenvoudig: een geavanceerde stempeltechniek. “Je begint met een master, die voorzien wordt van een antisticklaag. Die stempel drukken we in een fotolak en na uitharden door UV-licht is het product klaar. Dit proces kan eindeloos herhaald worden.”

Het schaalbare karakter is cruciaal. “We drukken structuren op één vierkante meter tegelijk, met structuren tot wel 50 nanometer. En we kunnen uiteenlopende vormen afdrukken – van prisma’s en micro-lenzen tot diffractieve patronen. Dat kan op glas, folies, wafers en panels.”

NL wordt middelpunt Europese fotonica sector. 'Dit moment is vergelijkbaar met de begindagen van de halfgeleiderindustrie'

Nederland krijgt binnenkort een proefproductielijn voor de ontwikkeling van fotonische chips. Ik interviewde Ton van Mol, die als managing director TNO bij Holst Centre direct betrokken is bij het project.

Lees meer

Precisie en opschaling hand in hand

AR stelt specifieke eisen aan productie. “Bij augmented reality moet je naar extreem dunne restlagen, minder dan 50 nanometer. Wij hebben laten zien dat we dat uniform over een groot oppervlak kunnen bereiken,” aldus Ter Meulen. “Daarnaast gaat het om dimensiestabiliteit: de afstand tussen de structuren moet exact constant blijven.”

Daarvoor ontwikkelt Morphotonics nieuwe machines zoals de Cypris, die met inkjettechnologie uiterst dunne coatings kan aanbrengen. “Alignment is daarbij essentieel. We hebben een systeem ontwikkeld dat positioneel nauwkeurig is tot rond de 5 micron.”

Hoewel Morphotonics begon met toepassingen in 3D-displays, richt het bedrijf zich steeds meer op geïntegreerde fotonica en panel level packaging. “Waar we goed in zijn, is het aanbrengen van hele kleine structuren. Daarmee werken we aan applicaties zoals 3D-displays, AR-waveguides, maar ook aan de toekomst van geïntegreerde elektronica en fotonica. En daar hebben wij de tools voor.”

Voor Ter Meulen is het duidelijk dat opschaling de sleutel is. “Elke toepassing stelt zijn eigen eisen, en dat betekent dat wij steeds nieuwe machines ontwikkelen. Het mooie is dat we dat hier, in de Brainportregio, samen met partners kunnen doen.”