Laserinduzierte polarisationsabhängige Doppelbrechung in Oxidgläsern

• Antragsteller: Dr. Andriy Lotnyk
• Subject Area: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Term: since 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 448667535

Die Entdeckung der laserinduzierten Femtosekunden-Beschriftung von Nanostrukturen (sogenannten Nanogratings) in Quarzglas eröffnete einen Weg für die Konstruktion optischer Komponenten mit kontrollierten Doppelbrechungsmustern, die ihre praktischen Anwendungen als Konverter für die Polarisation von Licht, holographischen Medien und optischer Speicher mit mehrstufiger Codierung in Doppelbrechungsparametern. Die Bestrahlung anderer Gläser mit Femtosekundenlaserpulsen zeigt ebenfalls eine ähnliche polarisationsabhängige Doppelbrechung. Der Prozess ist jedoch von komplizierteren strukturellen und chemischen Umwandlungen begleitet. Im Gegensatz zu Quarzglas hängt der Effekt mit anderen physikalischen Auswirkungen zusammen. Um die zugrundeliegenden Transformationen zu beleuchten, zielt das vorgeschlagene Projekt darauf ab, den Einfluss der Zusammensetzung und Struktur verschiedener Oxidgläser auf die Bildung polarisationsabhängiger Doppelbrechung zu untersuchen, die durch Femtosekundenlaserpulse induziert wird. Die Ursprünge der polarisationsabhängigen Doppelbrechung in reinen und mehrkomponentigen silikat- und phosphatglasbildenden Systemen werden im Detail untersucht. Die ausgewählten Glassysteme ermöglichen die Realisierung verschiedener Fälle von laserinduzierter polarisationsabhängiger Doppelbrechungsbildung. Die fortschrittlichen Möglichkeiten der hochpräzisen Behandlung von Glasmaterialien durch Femtosekundenlaserpulse werden genaue Experimente zur kontrollierten strukturellen Modifikation der untersuchten Gläser in einem breiten Spektrum von Laserbearbeitungsparametern ermöglichen. Die optische Charakterisierung ermöglicht eine detaillierte Untersuchung der polarisationsabhängigen Doppelbrechung in den Materialien. Die Kombination verschiedener Analysemethoden (einschließlich der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)) wird Informationen über die lokale Struktur und Zusammensetzung lasermodifizierter Proben liefern. In-situ-Experimente in TEM sollten Einblicke in die Mechanismen struktureller und chemischer Transformationen der untersuchten Materialien geben. Die experimentellen Daten sollen die Bestimmung von Material- und Verarbeitungsparametern, die für die polarisationsabhängige Doppelbrechung in den Oxidgläsern verantwortlich sind, sowie die Entwicklung eines effizienten Ansatzes der kontrollierten polarisationsabhängigen Doppelbrechung in ähnlichen Systemen ermöglichen. Das umfassende Verständnis der Ursprünge der Doppelbrechung ermöglicht die Entwicklung von Systemelementen mit ausgeklügelten Doppelbrechungsarchetypen für Optik-, Photonik- und optische Datenspeicheranwendungen.

• DFG Programme: Sachbeihilfen
• International Connection: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, until 3/2022
• Kooperationspartner: Professor Dr. Sergey Lotarev, until 3/2022