Ultrakurzpuls-induzierte Erzeugung periodischer Nanostrukturen im Volumen transparenter Festkörper

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Mikroskopieverfahren mit höchster dreidimensionaler Auflösung, wie sie in Biologie und Medizin benutzt werden, erfordern die vollständige Kontrolle des Beleuchtungslichts in Amplitude, Phase und Polarisationszustand. Dazu müssen normalerweise verschiedene optische Elemente eingesetzt werden, deren Wirkungsweise kritisch von der Justage abhängt. Wie innerhalb der ersten Antragsphase demonstriert werden konnte, haben durch ultrakurze Laserpulse lokal in Volumenmaterialien induzierte Nanogitter das Potential, diese Aufgabe in einem einzelnen Element zu realisieren. Im Rahmen des interdisziplinären Vorhabens werden mit Hilfe ultrakurzer Laserpulse maßgeschneiderte 3D-Volumenelemente mit Strukturgrößen unterhalb von 100 nm realisiert, um die Lichtpropagation ortsaufgelöst gezielt in Amplitude, Phase und Polarisation zu steuern. Das Anwendungspotential wird beispielhaft an zwei Mikroskopieverfahren, zum ultraschnellen optischen Schneiden biologischer Proben sowie zur Mikroskopie mit erhöhter Schärfentiefe, eruiert. Begleitend wird das bisher erarbeitete Modell zur Entstehung weiter verfeinert und experimentell verifiziert. Strukturelle Verbesserungen der Nanogitter werden durch den Einsatz raumzeitlicher Strahlformung erreicht. Weitergehende Applikationen in kristallinen Materialien sowie aktiv dotierten Gläsern werden untersucht.