Brechungsindex in Gläsern mit Doppelpulsen ultrakurz gepulster Laserstrahlung

• Antragsteller: Dr. Jens Gottmann
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 71698170

Durch Fokussierung ultrakurz gepulster Laserstrahlung in das Volumen von Gläsern kann lokal der Brechungsindex von Gläsern verändert werden. Eine kontrollierte Variation des Brechungsindex auf diese Weise ermöglicht die schreibende Herstellung einer Vielzahl von Elementen der integrierten Optik, insbesondere dreidimensionale wellenleitende Strukturen. Für die Herstellung dreidimensionaler optischer Elemente und Wellenleiter mit kleinem Krümmungsradius sind eine Maximierung der zu erzeugenden Brechungsindexvergrößerung und eine genaue Kontrolle derselben zwingend erforderlich. Diese beiden Voraussetzungen sollen in dem beantragten Vorhaben untersucht werden. In diesem Vorhaben soll durch Identifikation relevanter Prozessparameter und gezielte Anpassung dieser untersucht werden, wie der Brechungsindex quantifizierbar variiert und die erreichbare Brechungsindexvergrößerung maximiert werden kann. Dazu werden zwei ursächliche Prozesse der Brechungsindexmodifikation näher betrachtet: Erstens ein rein thermisches Aufschmelzen des Materials durch Wärmedeposition nach Multiphotonenabsorption im Fokus der Laserstrahlung und Rekondensation in einem dichteren Zustand. Zweitens eine Modifikation der Gitterstruktur durch die gezielte Beeinflussung der Relaxationskanäle transienter Farbzentren, welche sich durch die Bestrahlung mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung bilden. Die beiden hier betrachteten möglichen Relaxationskanäle sind einerseits eine vollständige Relaxation des Gitters und andererseits die Bildung nichtbindender Sauerstofffehlstellen. Beide ursächlichen Prozesse der Brechungsindexmodifikation sollen zur Erhöhung des Prozessverständnisses einerseits und zur Ermittlung eines geeigneten Prozessfensters andererseits unabhängig voneinander untersucht und optimiert werden, um eine genaue Kontrolle und Maximierung der erzeugten Brechungsindexvergrößerung zu ermöglichen. Weiterhin soll untersucht werden, ob die Brechungsindexänderungen mit für industrielle Anwendungen ausreichend großen Schreibgeschwindigkeiten hergestellt werden können. Dazu wird die bestehende Anlagentechnik um einen Scanner mit Mikroskopobjektiv, eine Kamera zur Prozessüberwachung sowie eine Überwachung und Justage der Strahllage erweitert. Dreidimensionale Wellenleiter und strahlformende Optiken sollen als Teststrukturen hergestellt werden um das Anwendungspotential bewerten zu können

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen