Nichtlinear-optische Glas/Kristall-Kompositstrukturen für neuartige photonische Systeme im Ultrakurzzeitbereich

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Im Vorhaben sollen neuartige Glas/Kristall-Komposite mit nichtlinear-optischen Eigenschaften für photonische Anwendungen entwickelt und charakterisiert werden. In einem ersten Schritt werden durch gezielte Dotierung und Wärmenachbehandlung partiell-kristalline transparente Glaskeramiken hergestellt. Hierzu kommen zwei verschiedene Grundgläser zum Einsatz, die als Matrix für die Kristallisation von schwermetallhalogenidhaltigen Verbindungen dienen. Die Schwermetallhalogenide dienen selbst als Hostmatrix für Seltenerdionen, besitzen eine für Lumineszenz-Anwendungen optimierte Lokalstruktur und mittlere Kristallgrößen kleiner als 100 nm. Auf die transparenten Glaskeramik-Substrate werden schließlich in einem zweiten Schritt mittels Pyrolyse-Technik verschiedene Materialschichten aufgebracht und damit o. g. Glas/Kristall-Komposite erzeugt. Die Schichten erfüllen unterschiedliche Funktionen: z. B. ZnO zur Realisierung hoher optischer Nichtlinearitäten, SnO2 als Schutz vor Atmosphärilien. Die Eigenschaften der Komposite werden mittels thermischer Analysemethoden, UV/VIS/NIR-Absorptions- und Fluoreszenzspektroskopie, Röntgendiffraktometrie, AFM, Elektronenmikroskopie bzw. optischer Messungen im fs-Zeitbereich untersucht. Die Charakterisierung der nichtlinear-optischen (NLO) Eigenschaften sowie die Herstellung photonisch aktiver Systeme ist ein Hauptschwerpunkt des Projektes. So soll u. a. die Realisierbarkeit eines interferometrischen Autokorrelators für ultrakurze Laserimpulse geprüft werden. Anwendungsuntersuchungen werden vorrangig in Applikationslabors mit Hilfe von fs-Hochleistungslasern und bildaufnehmenden und -verarbeitenden Techniken durchgeführt.