DE102021129657A1

DE102021129657A1 - Process for temperature control of a component and arrangement designed for this purpose

Info

Publication number: DE102021129657A1
Application number: DE102021129657.9A
Authority: DE
Inventors: Juri Munk; Heinrich Faidel; Hans Huber; Witalij Wirz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2023-05-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Anordnungen zur Temperierung eines Bauteils, insbesondere einer optischen Komponente. In einer Ausgestaltung ist hierbei die Wärmesenke durch einen Grundkörper mit einer Übergangsstruktur zum Bauteil aus mehreren Segmenten gebildet, die jeweils eine Anbindungsfläche an das Bauteil und einen demgegenüber im Querschnitt verringerten Übergangsbereich zum Grundkörper aufweisen. Durch die Segmentierung wird eine Elastizität der Übergangsstruktur erreicht, durch die unterschiedliche thermische Ausdehnungen zwischen Bauteil und Wärmesenke kompensiert werden kann. In einer anderen Ausgestaltung weist die Wärmesenke zwei Grundkörper auf, die über eine steife Übergangsstruktur mit einer Porosität von wenigstens 5% verbunden sind. Damit lassen sich benachbarte Abschnitte des Bauteils bei gleichzeitiger mechanischer Stabilisierung optimal auf unterschiedlicher Temperatur halten.The present invention relates to methods and arrangements for controlling the temperature of a component, in particular an optical component. In one configuration, the heat sink is formed by a base body with a transition structure to the component made up of several segments, each of which has a connection surface to the component and a transition region to the base body that is reduced in cross section. The segmentation achieves elasticity in the transition structure, which can be used to compensate for different thermal expansions between the component and the heat sink. In another configuration, the heat sink has two base bodies that are connected via a rigid transition structure with a porosity of at least 5%. In this way, adjacent sections of the component can be optimally kept at different temperatures with simultaneous mechanical stabilization.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical field of application

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung eines Bauteils, insbesondere einer optischen Komponente, bei dem die Temperierung über eine Wärmesenke erfolgt, die mit dem Bauteil verbunden wird. Die Erfindung betrifft auch eine dazu ausgebildete Anordnung aus dem Bauteil und der Wärmesenke.The present invention relates to a method for controlling the temperature of a component, in particular an optical component, in which the temperature is controlled via a heat sink that is connected to the component. The invention also relates to an arrangement of the component and the heat sink designed for this purpose.

Bei vielen Anwendungen in der Lasertechnik müssen optische Komponenten, beispielsweise optische Kristalle oder optische Wellenleiter, temperiert werden. Dies erfolgt über metallische Wärmesenken, an denen sie befestigt werden. Um einen möglichst effizienten Wärmeübergang zu gewährleisten, werden unterschiedliche Techniken zur Verbindung der Komponenten mit den Wärmesenken eingesetzt. Der thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE: coefficient of thermal expansion) der optischen Komponente unterscheidet sich in der Regel deutlich von dem CTE der metallischen Wärmesenke. Dadurch ergeben sich während des Einsatzes mechanische Spannungen, die zum Versagen der optischen Komponente führen oder ihre Funktion so stark beeinträchtigen können, dass ein effizienter Betrieb nicht möglich ist.In many applications in laser technology, optical components, such as optical crystals or optical waveguides, have to be tempered. This is done using metallic heat sinks to which they are attached. In order to ensure the most efficient possible heat transfer, different techniques are used to connect the components to the heat sinks. The thermal expansion coefficient (CTE: coefficient of thermal expansion) of the optical component usually differs significantly from the CTE of the metallic heat sink. This results in mechanical stress during use, which can lead to the failure of the optical component or impair its function to such an extent that efficient operation is not possible.

Im Anwendungsbereich der optischen Frequenzkonversion ist die Verwendung von mikroskopischen Wellenleitern aus nicht-linear optischen Materialien wie z.B. periodisch gepoltes LiNbO₃ oder LiTaO₃ von Interesse, in denen hohe Leistungsdichten auch bei niedrigen Gesamtleistungen erreicht werden können und hohe Effizienten der Prozesse ermöglichen. Solche Prozesse in periodisch gepolten Wellenleitern aus nicht-linear optischen Materialien erfordern präzise Betriebstemperaturen, die auch von den Fertigungstoleranzen der Wellenleiter abhängen. Bei Verwendung eines einzelnen Wellenleiters für zwei sukzessive Frequenzkonversionen in aufeinanderfolgenden Abschnitten des Wellenleiters können Fertigungstoleranzen dazu führen, dass der gewünschte Prozess unterschiedliche Betriebstemperaturen in den beiden Abschnitten erfordert, die möglichst scharf voneinander getrennt sein müssen. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Abschnitten unterschiedlicher Betriebstemperatur sollte auf der anderen Seite so klein wie möglich sein.In the field of optical frequency conversion, the use of microscopic waveguides made of non-linear optical materials such as periodically poled LiNbO ₃ or LiTaO ₃ is of interest, in which high power densities can be achieved even with low total power and enable high process efficiencies. Such processes in periodically poled waveguides made of non-linear optical materials require precise operating temperatures, which also depend on the manufacturing tolerances of the waveguides. When using a single waveguide for two successive frequency conversions in consecutive sections of the waveguide, manufacturing tolerances can result in the desired process requiring different operating temperatures in the two sections, which must be separated as sharply as possible. The transition area between the two sections of different operating temperature, on the other hand, should be as small as possible.

1 zeigt hierzu in schematisierter Darstellung einen optischen Aufbau, mit dem die unterschiedlichen Abschnitte eines derartigen Wellenleiters auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden können. In der Figur ist eine aus zwei metallischen Grundkörpern 5, 6 gebildete Wärmesenke dargestellt, die über ein starres metallisches Verbindungselement 4 miteinander verbunden sind. Die Grundkörper 5, 6 sind über Verbindungsschichten 2, 3, beispielsweise aus einem Lotmaterial, mit den beiden auf unterschiedlichen Temperaturen zu haltenden Abschnitten der optischen Komponente 1 verbunden, in die der optische Wellenleiter integriert ist. Die Verbindung der beiden Grundkörper 5,6 über das starre Verbindungselement 4 ist erforderlich, um die mechanische Stabilität der gesamten Anordnung zu gewährleisten, da derartige optische Komponenten 1 in der Regel mechanisch sehr empfindlich sind. Die beiden Grundkörper 5, 6 der Wärmesenke werden über getrennte Peltier-Elemente 7 temperiert. Mit einem derartigen Aufbau wird jedoch aufgrund der Verbindung der beiden Grundkörper keine ausreichend scharfe thermische Trennung zwischen den beiden auf unterschiedlichen Temperaturen zu haltenden Abschnitten des Wellenleiters erreicht. Dies kann zu einer Verminderung der optischen Konversionseffizienz im Wellenleiter führen. 1 shows a schematic representation of an optical structure with which the different sections of such a waveguide can be kept at different temperatures. The figure shows a heat sink formed from two metallic base bodies 5, 6, which are connected to one another via a rigid metallic connecting element 4. The base bodies 5, 6 are connected via connecting layers 2, 3, for example made of a solder material, to the two sections of the optical component 1 which are to be kept at different temperatures and in which the optical waveguide is integrated. The connection of the two base bodies 5.6 via the rigid connecting element 4 is necessary in order to ensure the mechanical stability of the entire arrangement, since such optical components 1 are mechanically very sensitive as a rule. The two base bodies 5, 6 of the heat sink are tempered via separate Peltier elements 7. However, due to the connection of the two base bodies, a sufficiently sharp thermal separation between the two sections of the waveguide that are to be kept at different temperatures is not achieved with such a structure. This can lead to a reduction in the optical conversion efficiency in the waveguide.

Stand der TechnikState of the art

Zur Vermeidung thermischer Spannungen bei der Verbindung von metallischen Wärmesenken mit optischen Komponenten sind speziell ausgebildete, hinsichtlich der Wärmeausdehnung angepasste Montagesubstrate bekannt, die entweder in die Wärmesenke integriert oder zwischen der Wärmesenke und der optischen Komponente eingesetzt werden. Dabei werden entweder pulvermetallurgisch oder über einen Schichtaufbau mehrere Materialien so miteinander kombiniert, dass der effektive CTE möglichst dem der optischen Komponente entspricht. Die Kompensation wird dabei rein über die Materialeigenschaften der eingesetzten Materialien erreicht. Die DE 100 11 892 A1 zeigt ein Beispiel für ein derartiges Montagesubstrat, das aus einer oberen und einer unteren Schicht, beispielsweise aus Diamant, und einer zwischenliegenden mittleren Schicht, beispielsweise aus Kupfer, gebildet ist. Die obere und die untere Schicht sind dabei zusätzlich mit mechanisch spannungsreduzierenden länglichen Öffnungen versehen.In order to avoid thermal stresses when connecting metal heat sinks to optical components, specially designed mounting substrates that are adapted with regard to thermal expansion are known, which are either integrated into the heat sink or inserted between the heat sink and the optical component. Several materials are combined with each other either powder metallurgically or via a layer structure in such a way that the effective CTE corresponds as closely as possible to that of the optical component. The compensation is achieved purely via the material properties of the materials used. The DE 100 11 892 A1 FIG. 12 shows an example of such a mounting substrate, which is formed from a top and a bottom layer, e.g. of diamond, and an intermediate middle layer, e.g. of copper. The upper and lower layers are additionally provided with elongated openings that reduce mechanical stress.

Für die Durchführung von zwei sukzessiven Frequenzkonversionen und die damit verbundenen Probleme der Temperierung sind im Stand der Technik mehrere Ansätze beschrieben. So können mehrere separate Wellenleiter genutzt werden, wie dies beispielsweise in C. Philippe et al., „Efficient third harmonic generation of a CW-fibered 1.5 um laser diode“, Appl. Phys. B 122(10), 265 (2016) beschrieben ist. Dies verursacht jedoch zusätzliche Materialkosten, führt zu einem weniger kompakten Aufbau als bei Nutzung lediglich eines einzelnen Wellenleiters und zu zusätzlichen Verlusten bei der optischen Kopplung von einem Wellenleiter in den anderen.Several approaches have been described in the prior art for carrying out two successive frequency conversions and the associated temperature control problems. Thus, several separate waveguides can be used, as is the case, for example, in C. Philippe et al., "Efficient third harmonic generation of a CW-fibered 1.5 μm laser diode", Appl. Phys. B 122(10), 265 (2016). However, this causes additional material costs, leads to a less compact structure than when using only a single waveguide and to additional losses in the optical coupling from one waveguide to the other.

Ein weiterer Ansatz besteht in der Nutzung von Wellenleitern, die gekrümmte Segmente enthalten, durch die die unterschiedlich zu temperierenden Abschnitte getrennt werden, wie dies beispielsweise in V. Esfandyarpour et al., „Cascaded downconversion interface to convert single-photon-level signals at 650 nm to the telecom band“, Optics Letters Vol. 43, No. 22, 5655-5658 (2018) realisiert ist. Damit werden zwar Kopplungsverluste vermieden, es entstehen jedoch zusätzliche Verluste durch die gekrümmten Segmente sowie zusätzliche Anforderungen an das Fertigungsverfahren.Another approach is to use waveguides that contain curved segments that separate the sections that are to be tempered differently, as described, for example, in V. Esfandyarpour et al., "Cascaded downconversion interface to convert single-photon-level signals at 650 nm to the telecom band”, Optics Letters Vol. 43, no. 22, 5655-5658 (2018). Although this avoids coupling losses, there are additional losses due to the curved segments and additional requirements for the manufacturing process.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren zur Temperierung von Bauteilen, insbesondere von optischen Komponenten, anzugeben, mit denen mechanische Spannungen zwischen einer Wärmesenke zur Temperierung und dem Bauteil verringert und/oder bei unterschiedlicher Temperierung benachbarter Abschnitte des Bauteils eine ausreichend scharfe thermische Trennung zwischen den beiden Abschnitten bei gleichzeitiger mechanischer Stabilisierung erreicht wird. In einer Ausgestaltung soll das Verfahren die Nutzung eines einzelnen optischen Wellenleiters zur Durchführung wenigstens zweier sukzessiver Frequenzkonversionen mit hoher Konversionseffizienz ermöglichen. Weiterhin sollen Anordnungen zur Lösung der obigen Aufgabe bereitgestellt werden.The object of the present invention is to specify methods for temperature control of components, in particular optical components, with which mechanical stresses between a heat sink for temperature control and the component are reduced and/or a sufficiently sharp thermal separation between adjacent sections of the component when the temperature is different the two sections is achieved with simultaneous mechanical stabilization. In one configuration, the method should enable the use of a single optical waveguide to carry out at least two successive frequency conversions with high conversion efficiency. Furthermore, arrangements for solving the above task are to be provided.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit den Verfahren und Anordnungen gemäß den Patentansprüchen 1, 2, 8 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sowie der Anordnungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The object is achieved with the methods and arrangements according to patent claims 1, 2, 8 and 9. Advantageous configurations of the methods and the arrangements are the subject matter of the dependent patent claims or can be found in the following description and the exemplary embodiments.

Bei beiden vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die Temperierung des Bauteils, insbesondere einer optischen Komponente, über eine Wärmesenke, beispielsweise eine metallische Wärmesenke, die mit weiteren Wärme abführenden oder auch mit Wärme erzeugenden oder Wärme haltenden Komponenten oder Medien verbunden sein kann. Beim ersten vorgeschlagenen Verfahren wird eine Wärmesenke eingesetzt, die durch einen Grundkörper, vorzugsweise einen massiven Grundkörper, und eine einstückig mit dem Grundkörper ausgebildete oder mit dem Grundkörper wärmeleitend verbundene Übergangsstruktur zum Bauteil aus mehreren Segmenten gebildet ist. Die Übergangsstruktur besteht dabei vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Grundkörper. Jedes Segment der Übergangsstruktur weist hierbei eine Anbindungsfläche an das Bauteil und einen gegenüber der Anbindungsfläche im Querschnitt verringerten Übergangsbereich zum Grundkörper auf. Zur Temperierung werden die Anbindungsflächen der Übergangsstruktur mit dem Bauteil verbunden. Der Querschnitt und die Länge des Übergangsbereiches zwischen dem Grundkörper und der Anbindungsfläche werden dabei so gewählt, dass Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen Bauteil und Wärmesenke durch eine Elastizität des Übergangsbereiches in (wenigstens) einer Richtung parallel zu den Anbindungsflächen zumindest teilweise kompensiert werden. Durch die Segmentierung der Übergangsstruktur und die angegebene geometrische Ausbildung können somit Unterschiede in der thermischen Ausdehnung bei der Aufheizung des Bauteils zwischen dem Bauteil und der Wärmesenke über die elastische Verformung der Übergangsstruktur ausgeglichen werden.In both proposed methods, the temperature of the component, in particular an optical component, is controlled via a heat sink, for example a metallic heat sink, which can be connected to other heat-dissipating or heat-generating or heat-retaining components or media. In the first proposed method, a heat sink is used, which is formed by a base body, preferably a solid base body, and a transition structure to the component that is formed in one piece with the base body or is thermally conductively connected to the base body and consists of several segments. The transition structure preferably consists of the same material as the base body. Each segment of the transition structure has a connection surface to the component and a transition region to the base body that is reduced in cross section compared to the connection surface. The connection surfaces of the transition structure are connected to the component for temperature control. The cross section and the length of the transition area between the base body and the connection surface are selected in such a way that differences in the thermal expansion between the component and the heat sink are at least partially compensated for by an elasticity of the transition area in (at least) one direction parallel to the connection surfaces. Due to the segmentation of the transition structure and the specified geometric design, differences in the thermal expansion when the component is heated up between the component and the heat sink can be compensated for via the elastic deformation of the transition structure.

Das erste Verfahren eignet sich für Bauteile, die über eine Wärmesenke temperiert werden müssen und deren Material einen deutlich anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material der Wärmesenke aufweist, vorzugsweise jedoch für optische Komponenten. Unter optischen Komponenten werden in der vorliegenden Patentanmeldung vor allem lichtführende und/oder lichterzeugende Bauteile verstanden, beispielsweise optische Kristalle oder optische Wellenleiter oder Wellenleiterchips.The first method is suitable for components that have to be tempered using a heat sink and whose material has a significantly different coefficient of thermal expansion than the material of the heat sink, but preferably for optical components. In the present patent application, optical components are primarily understood to mean light-guiding and/or light-generating components, for example optical crystals or optical waveguides or waveguide chips.

Beim zweiten vorgeschlagenen Verfahren werden wenigstens zwei aufeinanderfolgende Abschnitte eines Bauteils, insbesondere einer optischen Komponente, über Wärmesenke, beispielsweise eine metallische Wärmesenke, auf unterschiedliche Temperaturen temperiert. Dabei wird eine Wärmesenke eingesetzt, die zwei Grundkörper, vorzugsweise massive Grundkörper, und eine einstückig mit den Grundkörpern ausgebildete oder mit den Grundkörpern verbundene, zur Sicherstellung der bestimmungsgemäßen Funktion bzw. mechanischen Stabilität des Bauteils ausreichend steife Übergangsstruktur aufweist, über die die Grundkörper miteinander verbunden sind. Diese Übergangsstruktur besteht wiederum vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Grundkörper. Einer der Grundkörper ist dabei mit einem der zwei Abschnitte und der andere Grundkörper mit dem anderen der zwei Abschnitte des Bauteils verbunden. Die beiden Grundkörper werden dabei, beispielsweise über Peltier-Elemente, auf die gewünschte unterschiedliche Temperatur gebracht. Die Übergangsstruktur wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren so gewählt, dass sie im Gegensatz zum Grundkörper eine von außen zugängliche Porosität von mindestens 5 % aufweist. Als Porosität ist dabei das Verhältnis von massebehaftetem Bauteilvolumen zum umhüllenden Volumen eines Bauteils definiert. Die eingesetzte Wärmesenke dient dabei der Sicherstellung der mechanischen Stabilität des Aufbaus aus optischer Komponente und Wärmesenke, wie dies insbesondere bei der bevorzugten Anwendung zur Temperierung von optischen Wellenleitern erforderlich ist. Die steife Übergangsstruktur dient somit einerseits der Sicherstellung der mechanischen Stabilität der gesamten Anordnung und sorgt andererseits für eine ausreichende thermische Trennung der beiden Grundkörper und damit auch der beiden temperierten Abschnitte des Bauteils. Diese thermische Trennung wird durch die Nutzung einer porösen Übergangsstruktur erreicht. Durch diese poröse Übergangsstruktur mit großem Oberflächen-Volumen-Verhältnis wird die Wärmeleitung zwischen den beiden Grundkörpern minimiert und die thermische Konvektion mit dem Umgebungsmedium maximiert. Vorzugsweise wird die Übergangsstruktur so ausgebildet, dass sie die beiden Grundkörper nicht auf dem kürzesten Weg zwischen den Grundkörpern verbindet. Dies erhöht zusätzlich die zur thermischen Konvektion nutzbare Oberfläche. Zur Temperierung von mehr als zwei Abschnitten auf unterschiedlichen Temperaturen wird analog eine Wärmesenke mit mehr als zwei Grundkörpern mit entsprechenden Übergangsstrukturen eingesetzt.In the second proposed method, at least two successive sections of a component, in particular an optical component, are tempered to different temperatures via a heat sink, for example a metallic heat sink. In this case, a heat sink is used which has two base bodies, preferably solid base bodies, and a transition structure which is formed in one piece with the base bodies or is connected to the base bodies and is sufficiently rigid to ensure the intended function or mechanical stability of the component, via which the base bodies are connected to one another . This transition structure in turn preferably consists of the same material as the base body. One of the base bodies is connected to one of the two sections and the other base body is connected to the other of the two sections of the component. The two base bodies are brought to the desired different temperatures, for example using Peltier elements. In the proposed method, the transition structure is selected in such a way that, in contrast to the base body, it has an externally accessible porosity of at least 5%. The porosity is defined as the ratio of the component volume with mass to the enveloping volume of a component. The heat sink used serves to ensure the mechanical stability of the structure made up of optical component and heat sink, as is the case in particular in the preferred application for temperature control tion of optical waveguides is required. The rigid transition structure thus serves on the one hand to ensure the mechanical stability of the entire arrangement and on the other hand ensures sufficient thermal separation of the two base bodies and thus also the two temperature-controlled sections of the component. This thermal separation is achieved through the use of a porous transition structure. This porous transitional structure with a large surface-to-volume ratio minimizes thermal conduction between the two base bodies and maximizes thermal convection with the surrounding medium. The transition structure is preferably designed in such a way that it does not connect the two base bodies along the shortest path between the base bodies. This also increases the surface area that can be used for thermal convection. A heat sink with more than two base bodies with corresponding transition structures is used analogously for tempering more than two sections at different temperatures.

Mit diesem zweiten Verfahren wird eine Verkleinerung des thermischen Übergangsbereichs in dem Bauteil, vorzugsweise einer optischen Komponente mit einem oder mehreren integrierten optischen Wellenleitern bzw. einem optischen Wellenleiterchip, zwischen den unterschiedlich zu temperierenden Abschnitten erreicht. Damit wird beispielsweise beim Einsatz eines Wellenleiters aus nicht-linear optischen Materialien zur Durchführung von zwei sukzessiven Frequenzkonversionen ein kompakter Aufbau mit hoher Konversionseffizienz ermöglicht. Insbesondere werden bei dieser Anwendung gegenüber den in der Beschreibungseinleitung angeführten Ansätzen Koppelverluste und Streuverluste vermieden und ein leicht herzustellender einfacher und kompakter Aufbau realisiert. Es können standardisierte Wellenleiter mit linearer Geometrie eingesetzt und mittels etablierter Fertigungsprozesse hergestellt werden.With this second method, a reduction in the thermal transition area in the component, preferably an optical component with one or more integrated optical waveguides or an optical waveguide chip, is achieved between the sections to be heated differently. A compact structure with high conversion efficiency is thus made possible, for example, when using a waveguide made of non-linear optical materials for carrying out two successive frequency conversions. In this application, in particular, coupling losses and stray losses are avoided compared to the approaches mentioned in the introduction to the description, and a simple and compact structure that is easy to produce is realized. Standardized waveguides with linear geometry can be used and manufactured using established manufacturing processes.

Als Übergangsstruktur zwischen den Grundkörpern wird dabei vorzugsweise eine Struktur mit durchgängigen Öffnungen oder Kanälen, insbesondere eine gitterförmige Struktur gewählt. In einer weiteren Ausgestaltung kann jeder Grundkörper über eine gemäß dem ersten Verfahren ausgebildete zweite Übergangsstruktur mit dem zu temperierenden Bauteil bzw. dem entsprechenden Abschnitt dieses Bauteils verbunden werden. Damit werden zwischen dem zu temperierenden Bauteil und der Wärmesenke auch die thermischen Spannungen kompensiert oder zumindest reduziert. Bei beiden Verfahren werden die Wärmesenken vorzugsweise über einen geeigneten Lötprozess mit dem Bauteil verbunden.A structure with continuous openings or channels, in particular a grid-like structure, is preferably selected as the transition structure between the base bodies. In a further configuration, each base body can be connected to the component to be temperature-controlled or to the corresponding section of this component via a second transition structure formed according to the first method. In this way, the thermal stresses between the component to be temperature-controlled and the heat sink are also compensated for or at least reduced. In both methods, the heat sinks are preferably connected to the component using a suitable soldering process.

Die beiden vorgeschlagenen Anordnungen aus einem Bauteil, insbesondere einer optischen Komponente, und einer Wärmesenke ergeben sich aus den beiden vorgeschlagenen Verfahren. Die erste Anordnung, die unter Nutzung des ersten vorgeschlagenen Verfahrens erhalten wird, ermöglicht damit die Realisierung eines optischen Systems, bei dem thermisch induzierte Spannungen aufgrund unterschiedlicher CTE zwischen dem Bauteil und der Wärmesenke kompensiert oder zumindest teilweise kompensiert sind. Im Falle einer optischen Komponente als Bauteil bleiben die optischen Eigenschaften dabei in einem Bereich, der einen sicheren Betrieb der optischen Komponente bzw. des optischen Systems mit dieser optischen Komponente ermöglicht. Der thermische Kontakt zwischen Wärmesenke und Bauteil bleibt dabei durch geeignete Wahl der Größe der Anbindungsflächen ausreichend groß, so dass die Temperierung sichergestellt werden kann.The two proposed arrangements consisting of a component, in particular an optical component, and a heat sink result from the two proposed methods. The first arrangement obtained using the first proposed method thus enables the realization of an optical system in which thermally induced stresses due to different CTE between the component and the heat sink are compensated or at least partially compensated. In the case of an optical component as a component, the optical properties remain in a range that enables safe operation of the optical component or the optical system with this optical component. The thermal contact between the heat sink and the component remains sufficiently large through a suitable selection of the size of the connection surfaces, so that the temperature control can be ensured.

Die zweite Anordnung, die durch Anwendung des zweiten Verfahrens erhalten wird, verkleinert den thermischen Übergangsbereich zwischen den beiden unterschiedlich zu temperierenden Abschnitten innerhalb des Bauteils bzw. der optischen Komponente, beispielsweise eines optischen Wellenleiterchips. Dadurch wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit einem linearen Wellenleiter aus einem nicht-linear optischen Material als Bauteil die Umsetzung von hoch-effizienter, mehrstufiger Frequenzkonversion ermöglicht. Durch die Möglichkeit der Nutzung eines linearen Wellenleiters auf Basis bewährter Fertigungstechnik wird auch das Risiko umgangen, dass innerhalb der Fertigungstoleranz Ausschuss produziert wird. Gleichzeitig wird durch den vorgeschlagenen Aufbau der Wärmesenke eine ausreichende mechanische Festigkeit der Wärmesenke und damit des gesamten optischen Aufbaus erreicht.The second arrangement, which is obtained by using the second method, reduces the thermal transition area between the two sections to be heated differently within the component or the optical component, for example an optical waveguide chip. As a result, in an advantageous embodiment with a linear waveguide made of a non-linear optical material as a component, the implementation of highly efficient, multi-stage frequency conversion is made possible. The possibility of using a linear waveguide based on proven manufacturing technology also avoids the risk of rejects being produced within the manufacturing tolerance. At the same time, the proposed structure of the heat sink achieves sufficient mechanical strength of the heat sink and thus of the entire optical structure.

Die Verfahren und die Anordnungen werden bevorzugt im Bereich optischer Komponenten eingesetzt. Sie können bei unterschiedlichen Laser- oder Optikanwendungen zum Einsatz kommen. Insbesondere auf dem Gebiet der Quantentechnologie können sie vorteilhaft angewendet werden. So können durch effiziente Umsetzung von Frequenzkonversion quantentechnologische Prozesse wie Quantenfrequenzkonversion verlustarm und bei niedrigen Laserleistungen durchgeführt werden, wodurch Rauschprozesse reduziert werden, die andernfalls eine Realisierung von quantentechnologischen Komponenten erschweren oder sogar verhindern. Die Umsetzung von Frequenzkonversion in mehrstufigen Prozessen ermöglicht die Verwendung von anderen Wellenlängen, was Rauschprozesse in Quantenanwendungen reduziert.The methods and the arrangements are preferably used in the field of optical components. They can be used in different laser or optical applications. In particular, they can be advantageously applied in the field of quantum technology. Through the efficient implementation of frequency conversion, quantum technological processes such as quantum frequency conversion can be carried out with low losses and at low laser powers, which reduces noise processes that would otherwise make it difficult or even prevent the realization of quantum technological components. The implementation of frequency conversion in multi-step processes enables the use of other wavelengths, which reduces noise processes in quantum applications.

Die fertigungstechnische Realisierung der geometrisch komplexen Übergangsstrukturen bei beiden Verfahren und Anordnungen ist beispielsweise mit dem additiven Fertigungsverfahren pulverbettbasiertes Schmelzen mittels Laserstrahl PBF-LB möglich.The production engineering realization of the geometrically complex transition structures With both methods and arrangements, powder bed-based melting using a laser beam PBF-LB is possible, for example, with the additive manufacturing method.

Figurenlistecharacter list

Die vorgeschlagenen Verfahren und Anordnungen werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:

1 einen optischen Aufbau zur unterschiedlichen Temperierung unterschiedlicher Abschnitte eines Wellenleiters;
2 ein Beispiel für eine Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung zur Kompensation unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten;
3 ein Beispiel für eine Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung zur unterschiedlichen Temperierung aufeinander folgender Abschnitte eines optischen Wellenleiters bzw. Wellenleiterchips; und
4 ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung der vorgeschlagenen Anordnung zur unterschiedlichen Temperierung aufeinander folgender Abschnitte eines optischen Wellenleiters bzw. Wellenleiterchips.

The proposed methods and arrangements are briefly explained again below using exemplary embodiments in conjunction with the drawings. Here show:

1 an optical structure for different temperature control of different sections of a waveguide;
2 an example of an embodiment of the proposed arrangement for compensating for different thermal expansion coefficients;
3 an example of an embodiment of the proposed arrangement for different temperature control of successive sections of an optical waveguide or waveguide chip; and
4 a further example of an embodiment of the proposed arrangement for different temperature control of successive sections of an optical waveguide or waveguide chip.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Der optische Aufbau gemäß 1 wurde bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert. Dieser Aufbau kann bei Nutzung des optischen Wellenleiters zur Erzeugung von zwei sukzessiven Frequenzkonversionen dazu führen, dass aufgrund der nicht ausreichend scharfen thermischen Trennung zwischen den beiden Abschnitten, die auf unterschiedlicher Betriebstemperatur gehalten werden müssen, eine Verminderung der optischen Konversionseffizienz auftritt.The optical structure according to 1 has already been explained in the introduction to the description. When using the optical waveguide to generate two successive frequency conversions, this structure can lead to a reduction in the optical conversion efficiency due to the insufficiently sharp thermal separation between the two sections, which must be kept at different operating temperatures.

Weiterhin besteht bei der Anbindung einer Wärmesenke an ein Bauteil mit deutlich unterschiedlichem thermischem Ausdehnungskoeffizienten das Problem, dass mechanische Spannungen bei der Erwärmung des Bauteils resultieren, die beispielsweise bei optischen Komponenten zum Versagen dieser Komponenten oder auch zur Beeinträchtigung ihrer Funktion führen können. Dies ist beispielsweise bei der Temperierung oder Kühlung optischer Kristalle oder optischer Wellenleiter der Fall.Furthermore, when connecting a heat sink to a component with a significantly different coefficient of thermal expansion, there is the problem that mechanical stresses result when the component heats up, which, for example in the case of optical components, can lead to the failure of these components or to an impairment of their function. This is the case, for example, when tempering or cooling optical crystals or optical waveguides.

Die letztgenannte Problematik kann mit einer Anordnung vermindert oder vermieden werden, wie sie beispielhaft stark schematisiert in 2 dargestellt ist. Dabei wird eine Wärmesenke aus einem Grundkörper 11 und einer Übergangsstruktur 12 verwendet, bei der die Übergangsstruktur 12, die den Anbindungsbereich der Wärmesenke an den optischen Wellenleiter 1 bildet, in einzelne Segmente unterteilt wird. Diese Einzelsegmente, von denen in 2 beispielhaft vier dargestellt sind, weisen zum einen im Kontaktbereich zum Wellenleiter 1 Anbindungsflächen 8 auf, die einen für den Lötvorgang ausreichend großen Querschnitt in der x-y-Ebene aufweisen. Die Segmente weisen zum anderen Übergangsbereiche 9 mit einem hinreichend kleinen Querschnitt in der x-y-Ebene am Übergang 10 zum massiven Bereich bzw. dem Grundkörper 11 auf. Die Segmente sind dabei hinsichtlich ihrer geometrischen Ausgestaltung so gewählt, dass eine gezielt eingestellte Elastizität in der x-Achse Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Wellenleiter 1 und der Wärmesenke kompensiert. Dabei wird eine elastische thermische Ausdehnung ermöglicht, indem die Einzelsegmente eine Biegung um die y-Achse mit Drehmittelpunkt im Übergangsbereich 10 zum Grundkörper 11 ausführen. Aufgrund der Geometrie des Wellenleiters 1, der aufgrund seiner Geometrie in diesem Beispiel eine um den Faktor 8 größere thermische Ausdehnung in x-Richtung als in y-Richtung aufweist, ist in diesem Beispiel eine Elastizität in y-Richtung nicht erforderlich.The latter problem can be reduced or avoided with an arrangement such as that shown in a highly schematic example in 2 is shown. In this case, a heat sink consisting of a base body 11 and a transition structure 12 is used, in which the transition structure 12, which forms the connection area of the heat sink to the optical waveguide 1, is divided into individual segments. These individual segments, of which in 2 four are shown as an example, have connection surfaces 8 in the contact area to the waveguide 1, which have a sufficiently large cross section in the xy plane for the soldering process. On the other hand, the segments have transition areas 9 with a sufficiently small cross section in the xy plane at the transition 10 to the solid area or the base body 11 . In terms of their geometric configuration, the segments are selected in such a way that a specifically adjusted elasticity in the x-axis compensates for differences in the thermal expansion between the waveguide 1 and the heat sink. In this case, an elastic thermal expansion is made possible in that the individual segments execute a bend around the y-axis with the center of rotation in the transition area 10 to the base body 11 . Because of the geometry of the waveguide 1, which due to its geometry has a thermal expansion in the x-direction that is greater by a factor of 8 than in the y-direction in this example, elasticity in the y-direction is not required in this example.

Für einen beispielhaften Wellenleiterchip aus LiTaO3 mit den Dimensionen 40 × 4 × 0,5 mm³ würde eine geeignete Wärmesenke aus TiAl6V4 die Abmessungen 40 × 30 × 5 mm ³ aufweisen, wobei die Einzelsegmente der Übergangsstruktur 12 eine Länge von 1 mm, in der Anbindungsfläche 8 einen Querschnitt von 0,4 × 5 mm² und im Übergang 10 einen Querschnitt von 0,2 × 4,8 mm² aufweisen und zwischen der Anbindungsfläche 8 und dem Übergang 10 konisch zulaufen.For an exemplary waveguide chip made of LiTaO3 with the dimensions 40×4×0.5 mm ^{3 ,} a suitable heat sink made of TiAl6V4 would have the dimensions 40×30×5 mm ³ , with the individual segments of the transition structure 12 having a length of 1 mm in the connection area 8 have a cross section of 0.4×5 mm ² and in the transition 10 a cross section of 0.2×4.8 mm ² and taper between the connection surface 8 and the transition 10.

Die Problematik der unterschiedlichen Temperierung benachbarter Abschnitte in einem optischen Wellenleiter, wie dies in Verbindung mit 1 erläutert wurde, kann durch einen Aufbau vermieden werden, wie er beispielhaft stark schematisiert in 3 in Draufsicht auf den optischen Wellenleiter 1 dargestellt ist. Ein ausreichend scharfer thermischer Übergangsbereich im Wellenleiter 1 wird hierbei durch eine spezielle Ausbildung der Wärmesenke erreicht. Die Wärmesenke weist die beiden Grundkörper 5, 6 auf, die durch eine speziell ausgebildete Übergangsstruktur 13 miteinander verbunden sind. Die Übergangsstruktur 13 dient dabei zum einen der Sicherstellung der mechanischen Stabilität des gesamten Aufbaus und zum anderen der ausreichenden thermischen Trennung der beiden Grundkörper 5, 6, und damit auch der unterschiedlich zu temperierenden Abschnitte des Wellenleiters 1. Dies wird durch Ausbildung dieser Übergangsstruktur 13 aus porösen Strukturen, wie beispielsweise Gitterstrukturen, erreicht. Dadurch wird die Wärmeleitung zwischen den beiden Grundkörpern 5, 6 minimiert und auf der anderen Seite die thermische Konvektion mit dem Umgebungsmedium wie beispielsweise Luft maximiert. Zusätzlich verläuft in diesem Beispiel der Pfad, auf dem die Übergangsstruktur 13 die beiden Grundkörper 5, 6 verbindet, nicht wie in 1 auf dem kürzesten Weg zwischen den beiden Grundkörpern in x-Richtung, sondern ist ausgedehnt in der x-y-Ebene, um so eine größere effektive Oberfläche zur thermischen Konvektion bereitzustellen.The problem of the different tempering of adjacent sections in an optical waveguide, as in connection with 1 has been explained, can be avoided by using a structure such as that which is highly schematized by way of example in 3 is shown in plan view of the optical waveguide 1. A sufficiently sharp thermal transition area in the waveguide 1 is achieved by a special design of the heat sink. The heat sink has the two base bodies 5, 6, which are connected to one another by a specially designed transition structure 13. The transition structure 13 serves on the one hand to ensure the mechanical stability of the entire structure and on the other hand to ensure sufficient thermal separation of the two base bodies 5, 6, and thus also the sections of the waveguide 1 that are to be heated differently. This is achieved by forming this transition structure 13 from porous Structures such as lattice structures achieved. As a result, the heat conduction between the two base bodies 5, 6 mini and on the other hand maximizes the thermal convection with the surrounding medium such as air. In addition, in this example the path on which the transition structure 13 connects the two base bodies 5, 6 does not run as in FIG 1 on the shortest path between the two base bodies in the x-direction, but is extended in the xy-plane so as to provide a larger effective surface area for thermal convection.

Die Übergangsstruktur 13 kann beispielsweise aus TiAl6V4 bestehen und als dreidimensionale Gitterstruktur mit einer Einheitszellengröße von 1 mm und einem Stab- bzw. Stegdurchmesser von 0,2 mm ausgebildet sein.The transition structure 13 can consist of TiAl6V4, for example, and be designed as a three-dimensional lattice structure with a unit cell size of 1 mm and a rod or web diameter of 0.2 mm.

4 zeigt hierzu noch ein weiteres Beispiel in gleicher Ansicht wie bei 3, bei dem die Übergangsstruktur 13 nochmals stärker in der x-y-Ebene ausgedehnt ist. Bei beiden Figuren werden die beiden Grundkörper 5, 6 jeweils wie bei 1 über Peltier-Elemente temperiert, die unter den Grundkörpern 5, 6 angeordnet und daher in den 3 und 4 nicht erkennbar sind. 4 shows another example in the same view as in 3 , in which the transition structure 13 is expanded even more in the xy plane. In both figures, the two base bodies 5, 6 are each as in 1 tempered by Peltier elements, which are arranged under the base bodies 5, 6 and therefore in the 3 and 4 are not recognizable.

BezugszeichenlisteReference List

11: optische Komponenteoptical component
22: Verbindungsschichtconnection layer
33: Verbindungsschichtconnection layer
44: Verbindungselementfastener
55: erster Grundkörperfirst body
66: zweiter Grundkörpersecond body
77: Peltier-ElementePeltier elements
88th: Anbindungsflächeconnection surface
99: Übergangsbereichtransition area
1010: Übergangcrossing
1111: Grundkörperbody
1212: Übergangsstrukturtransition structure
1313: Übergangsstrukturtransition structure

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 10011892 A1 [0005]DE 10011892 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Temperierung eines Bauteils, insbesondere einer optischen Komponente, bei dem die Temperierung über eine Wärmesenke erfolgt, die durch einen Grundkörper (11) und eine einstückig mit dem Grundkörper (11) ausgebildete oder mit dem Grundkörper (11) wärmeleitend verbundene Übergangsstruktur (12) zum Bauteil (1) aus mehreren Segmenten gebildet ist, die jeweils eine Anbindungsfläche (8) an das Bauteil (1) und einen demgegenüber im Querschnitt verringerten Übergangsbereich (9) zum Grundkörper (11) aufweisen, indem die Anbindungsflächen (8) der Übergangsstruktur (12) mit dem Bauteil (1) verbunden werden, wobei der Querschnitt und eine Länge des Übergangsbereichs (9) zwischen dem Grundkörper (11) und der Anbindungsfläche (8) jeweils so gewählt werden, dass Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen Bauteil (1) und Wärmesenke durch eine Elastizität des Übergangsbereichs (9) in wenigstens einer Richtung parallel zu den Anbindungsflächen (8) zumindest teilweise kompensiert werden.Method for controlling the temperature of a component, in particular an optical component, in which the temperature is controlled via a heat sink which is formed by a base body (11) and a transition structure (12) which is formed in one piece with the base body (11) or is thermally conductively connected to the base body (11). to the component (1) is formed from a plurality of segments, each of which has a connection surface (8) to the component (1) and a transition region (9) to the base body (11) which is reduced in cross-section in comparison, in that the connection surfaces (8) of the transition structure (12) are connected to the component (1), wherein the cross section and a length of the transition area (9) between the base body (11) and the connection surface (8) are selected in each case in such a way that differences in the thermal expansion between the component (1) and the heat sink are compensated for by an elasticity of the transition area (9) in at least one direction parallel to the connection surfaces (8) can be at least partially compensated.

Verfahren zur Temperierung von wenigstens zwei aufeinander folgenden Abschnitten eines Bauteils, insbesondere einer optischen Komponente, auf unterschiedliche Temperaturen, bei dem die Temperierung über eine Wärmesenke erfolgt, die wenigstens zwei Grundkörper (5, 6) und eine einstückig mit den Grundkörpern (5, 6) ausgebildete oder mit den Grundkörpern (5, 6) verbundene steife Übergangsstruktur (13) aufweist, über die die Grundkörper (5, 6) miteinander verbunden sind, und von denen ein Grundkörper (5) mit einem der zwei Abschnitte und der andere Grundkörper (6) mit dem anderen der zwei Abschnitte des Bauteils (1) verbunden wird, wobei die Übergangsstruktur (13) so gewählt wird, dass sie wenigstens eine Porosität von 5% aufweist.Method for tempering at least two consecutive sections of a component, in particular an optical component, to different temperatures, in which the temperature is controlled via a heat sink, has at least two base bodies (5, 6) and a rigid transition structure (13) which is formed in one piece with the base bodies (5, 6) or is connected to the base bodies (5, 6) and via which the base bodies (5, 6) are connected to one another , and of which a base body (5) is connected to one of the two sections and the other base body (6) to the other of the two sections of the component (1), the transition structure (13) being chosen such that it has at least one porosity of 5%.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstruktur (13) so ausgebildet wird, dass sie die Grundkörper (5, 6) nicht auf dem kürzesten Weg zwischen den Grundkörpern (5, 6) verbindet.procedure after claim 2 , characterized in that the transition structure (13) is formed in such a way that it does not connect the base bodies (5, 6) along the shortest path between the base bodies (5, 6).

Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Übergangsstruktur (13) eine Struktur mit durchgängigen Öffnungen oder Kanälen, insbesondere eine gitterförmige Struktur, gewählt wird.procedure after claim 2 or 3 , characterized in that a structure with continuous openings or channels, in particular a grid-like structure, is selected as the transition structure (13).

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Grundkörper (5, 6) über eine einstückig mit dem Grundkörper (5, 6) ausgebildete oder mit dem Grundkörper (5, 6) wärmeleitend verbundene zweite Übergangsstruktur (12) mit dem Bauteil (1) verbunden wird, die aus mehreren Segmenten gebildet wird, die jeweils eine Anbindungsfläche (8) an das Bauteil (1) und einen demgegenüber im Querschnitt verringerten Übergangsbereich (9) zum Grundkörper (5, 6) aufweisen, wobei der Querschnitt und eine Länge des Übergangsbereichs (9) zwischen dem Grundkörper (5, 6) und der Anbindungsfläche (8) jeweils so gewählt werden, dass Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen Bauteil (1) und Wärmesenke durch eine Elastizität des Übergangsbereichs (9) in wenigstens einer Richtung parallel zu den Anbindungsflächen (8) zumindest teilweise kompensiert werden.Procedure according to one of claims 2 until 4 , characterized in that each base body (5, 6) is connected to the component (1) via a second transition structure (12) which is formed in one piece with the base body (5, 6) or is thermally conductively connected to the base body (5, 6), which is formed from several segments, each of which has a connection surface (8) to the component (1) and a transition area (9) to the base body (5, 6) that is reduced in cross section, the cross section and a length of the transition area (9) being between the base body (5, 6) and the connection surface (8) are selected in such a way that differences in the thermal expansion between the component (1) and the heat sink are compensated for by an elasticity of the transition area (9) in at least one direction parallel to the connection surfaces (8) be at least partially compensated.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5 zur Temperierung von wenigstens zwei aufeinander folgenden Abschnitten eines Wellenleiters (1) aus nicht-linear optischen Materialien, insbesondere eines periodisch gepolten Wellenleiters aus nicht-linear optischen Materialien, für wenigstens zwei sukzessive Frequenzkonversionen.Procedure according to one of claims 2 until 5 for temperature control of at least two successive sections of a waveguide (1) made of non-linear optical materials, in particular a periodically poled waveguide made of non-linear optical materials, for at least two successive frequency conversions.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke durch einen Lötprozess mit dem Bauteil (1) verbunden wird.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the heat sink is connected to the component (1) by a soldering process.

Anordnung aus einem zu temperierenden Bauteil, insbesondere einer optischen Komponente, und einer Wärmesenke, bei der die Wärmesenke durch einen Grundkörper (11) und eine einstückig mit dem Grundkörper (11) ausgebildete oder mit dem Grundkörper (11) wärmeleitend verbundene Übergangsstruktur (12) zum Bauteil (1) aus mehreren Segmenten gebildet ist, die jeweils eine Anbindungsfläche (8) an das Bauteil (1) und einen demgegenüber im Querschnitt verringerten Übergangsbereich (9) zum Grundkörper (11) aufweisen, wobei der Querschnitt und eine Länge des Übergangsbereichs (9) zwischen dem Grundkörper (11) und der Anbindungsfläche (8) jeweils so gewählt sind, dass Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen Bauteil (1) und Wärmesenke durch eine Elastizität des Übergangsbereichs (9) in wenigstens einer Richtung parallel zu den Anbindungsflächen (8) zumindest teilweise kompensiert werden.Arrangement of a component to be temperature-controlled, in particular an optical component, and a heat sink, in which the heat sink is formed by a base body (11) and a transition structure (12) that is formed in one piece with the base body (11) or is thermally conductively connected to the base body (11) to the component (1) and consists of several segments, each of which has a connection surface (8 ) to the component (1) and have a transition region (9) to the base body (11) that is reduced in cross section, wherein the cross section and a length of the transition area (9) between the base body (11) and the connection surface (8) are each selected in such a way that differences in the thermal expansion between the component (1) and the heat sink are compensated for by an elasticity of the transition area (9) in at least one direction parallel to the connection surfaces (8) can be at least partially compensated.

Anordnung aus einem zu temperierenden Bauteil, insbesondere einer optischen Komponente, und einer Wärmesenke, bei der die Wärmesenke wenigstens zwei Grundkörper (5, 6) und eine einstückig mit den Grundkörpern (5, 6) ausgebildete oder mit den Grundkörpern (5, 6) verbundene steife Übergangsstruktur (13) aufweist, über die die Grundkörper (5, 6) miteinander verbunden sind, und von denen ein Grundkörper (5) mit einem Abschnitt des Bauteils und der andere Grundkörper (6) mit einem anderen Abschnitte des Bauteils (1) verbunden ist, wobei die Übergangsstruktur (13) eine Porosität von wenigstens 5% aufweist.Arrangement of a component to be temperature-controlled, in particular an optical component, and a heat sink, in which the heat sink has at least two base bodies (5, 6) and one formed in one piece with the base bodies (5, 6) or connected to the base bodies (5, 6). has a rigid transition structure (13) via which the base bodies (5, 6) are connected to one another, and of which one base body (5) is connected to one section of the component and the other base body (6) is connected to another section of the component (1), the transition structure (13) having a porosity of at least 5%.

Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstruktur (13) die Grundkörper (5, 6) nicht auf dem kürzesten Weg zwischen den Grundkörpern (5, 6) verbindet.arrangement according to claim 9 , characterized in that the transition structure (13) does not connect the base bodies (5, 6) on the shortest path between the base bodies (5, 6).

Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstruktur (13) eine Struktur mit durchgängigen Öffnungen oder Kanälen ist, insbesondere eine gitterförmige Struktur.arrangement according to claim 9 or 10 , characterized in that the transition structure (13) is a structure with continuous openings or channels, in particular a grid-like structure.