Materialien und Prozesse für die Realisierung neuartiger kompakter Strahlquellen

Erforschung nichtlinearer optischer Materialien im Rahmen des Projekts LINOBUS.

Nichtlineare optische Materialien erlauben es, insbesondere bei hohen Licht­inten­si­täten gezielt die Wellenlänge von einge­strahltem Licht zu verändern. Beispiele für solche Prozesse sind die Frequenz­verdopplung oder umgekehrt die optisch-para­metrische Generation. Dabei zerfällt beispiels­weise ein blaues Licht­teilchen in zwei rote Licht­teilchen, die sich dann als Photonen­paar in einem verschränkten Zustand befinden. Zusammen mit der Nutzung von Halb­leiter­lasern als Pump­licht­quelle und Licht­wellen­leitern ermöglichen diese Materialien prinzipiell die Erzeugung neuer kompakter und preiswerter Lichtquellen für viel­fältige Anwendungen in der Photonik und den Quanten­techno­logien.

Abb.: Justage­arbeiten an einem ab­stimm­baren Laser­system. (Bild: E....
Abb.: Justage­arbeiten an einem ab­stimm­baren Laser­system. (Bild: E. Sham­broom, HSU Hamburg)

Um insbesondere neue effiziente Lichtquellen für den nahen ultra­violetten Spektral­bereich weiter in die Anwendung zu bringen, sollen im Rahmen des vom Bundes­ministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens LINOBUS die Material­eigen­schaften und techno­logischen Grundlagen von periodisch gepolten Lithium­tantalat-Wellen­leitern erforscht und gezielt verbessert werden. LINOBUS steht für „Lithium­tantalat-Wellen­leiter für die nicht­lineare Optik im blauen und ultra­violetten Spektral­bereich bei hohen Leistungen“.

Konkretes Ziel ist es, Rippen­wellen­leiter durch ein neuartiges Verfahren, das Diamant­sägen, zu erzeugen und diese durch das Einbringen von bestimmten Atomarten unempfind­licher gegen hohe Licht­leistungen werden zu lassen. Weitere Arbeiten betreffen die Entwicklung auch massen­taug­licher Verfahren für die Erzeugung periodisch gepolter Kristalle, die für eine besonders effiziente Licht­umwand­lung notwendig sind. Speziell die Erzeugung sehr kleiner Perioden im Kristall, wie sie im ultra­violetten Spektral­bereich erforderlich sind, stellen eine Heraus­forderung dar.

„Wenn die Arbeiten die erhofften Ergebnisse liefern, stehen Materialien und Prozesse für die Realisierung neuartiger kompakter Strahl­quellen zur Verfügung, die ein breites Anwendungs­feld, beispiels­weise für hoch­effiziente Photonen­quellen für die Quanten­metro­logie oder die Fluores­zenz­spektro­skopie etwa in medizinischen Anwendungen ermöglichen“, erläutert Projekt­koordinator Detlef Kip von der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg.

HSU / RK

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