Flüstergalerieresonatoren aus Lithiumniobat: Optimierung der Güte und Frequenzstabilität - Physikalische Grenzen

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In Flüstergalerieresonatoren, die auf der Totalreflexion von Licht in Scheiben aus Siliziumoxid basieren, werden Güten bis zu einigen 1010 und Finessen von einigen 106 erreicht. Damit sind diese Resonatoren konventionellen Spiegelanordnungen weit überlegen. Das Ziel dieses Projektes ist, Flüstergalerieresonatoren aus Lithiumniobatkristallen herzustellen und deren Güte und Stabilität zu maximieren, um letztlich Anwendungen in der nichtlinearen Optik zu ermöglichen, z.B. kompakte und effiziente optisch parametrische Oszillatoren für infrarotes Licht und Terahertzwellen.Dazu sollen die auf einer Drehbank hergestellten Resonatoren im Wellenlängenbereich zwischen 1 und 4,5 μm hinsichtlich Güte und zeitlicher Frequenzstabilität charakterisiert werden. Die Untersuchung verschiedener Lithiumniobatkompositionen und die Verwendung von Resonatoren, die lediglich die fundamentale Transversalmode führen, erlaubt die Identifikation der physikalischen Dämpfungsmechanismen, die die Güte und/oder die Stabilität beschränken. Zum Beispiel Störstellenabsorption, Mehr-Photonen-Absorption, induzierte Absorption und Ramanstreuung kommen in Frage. Basierend auf diesen Erkenntnissen sollen kürzlich entwickelte Nachbehandlungsverfahren für Lithiumniobat wie z.B. die thermoelektrische Oxidation oder die optische Reinigung mit Laserlicht angepasst und eingesetzt werden, um das Material zu veredeln. Voraussichtlich sind mit Lithiumniobat schließlich Resonatorgüten von 109 und Finessen von 105 zu erreichen.