Rein oxidischer, kompakter und durchstimmbarer Laser

• Antragsteller: Professor Dr. Lambert Alff; Professor Dr. Sascha Preu
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546857785

Ziel des Antrags ist die Erforschung und Entwicklung eines rein oxidischen kompakten Laserkonzepts inklusive Intra-Kavitätsdurchstimmung im GHz-Bereich. Der vertikal emittierende Laser (VCSEL) wird aus einer Schichtstruktur von Perowskiten und Oxiden bestehen, welche mit gepulster Laserdeposition (PLD) hergestellt werden. Als funktionale Materialien in der Schichtstruktur kommen folgende Materialien zum Einsatz: Als elektro-optisch durchstimmbares Material ist Barium (Strontium) Titanat vorgesehen, welches eine außerordentlich hohe elektro-optische Nichtlinearität aufweist. Es wird mit optisch transparenten Elektroden aus Strontium-Vanadium-Molybdat in der Laserkavität epitaktisch gewachsen. Diese Elektroden bieten exzellente elektrische Leitfähigkeit, in der Größenordnung von Metallen und eigenen sich damit hervorragend als Elektrodenmaterial zur Durchstimmung der Brechzahl des elektro-optisch aktiven Materials mit hochfrequenten Spannungen. Als laseraktives Material wird Titan-Saphir epitaktisch mit den Perowskiten abgeschieden. Die Laserkavität wird entweder aus epitaktischen Perowskit-Bragg-Schichtstapeln oder aus PECVD-abgeschiedenen Bragg-Spiegeln bestehen. Die sehr kurze Kavität erlaubt extrem weite Durchstimmung ohne Modensprünge. Ziel ist ein Machbarkeitsnachweis einer revolutionären rein oxidischen Materialplattform für neuartige Laser mit Anwendungen im Bereich der Elektronik, Photonik und Elektro-Optik. Das Projekt wird durchgeführt im Rahmen einer Kollaboration zwischen Elektrotechnik und Materialwissenschaft, die die komplette wissenschaftliche Wertschöpfungskette vom Material bis zum finalen innovativen kompakten Laserbauteil abbildet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen