HybridFiber

Optische Wellenleiter (WGs) sind Schlüsselelemente in modernen photonischen Systemen. Die Lichtführung in solchen WGs wird durch die transversale Begrenzung der elektromagnetischen (EM) Welle durch einen dielektrischen Gradienten erreicht. Ein solcher Gradient lässt sich leicht in einer Kern-Mantel-Fasergeometrie erzielen.

Der Einschluss führt zur Bildung diskreter optischer Moden mit präzisen "Quantenzahlen" - ähnlich wie bei der Hybridisierung von Atomorbitalen in der Molekularchemie. Das prominenteste WG-Beispiel ist die optische Faser auf Siliziumdioxidbasis, die das Rückgrat der heutigen Telekommunikationstechnologie bildet und meist im nahen Infrarot (NIR) oder im sichtbaren Spektralbereich (VIS) arbeitet.

Neben der Lichtleitung finden optische Fasern auch Anwendung in der Lichterzeugung, z. B. in Faserlasern oder der Superkontinuumserzeugung (SCG). Viele der genannten Anwendungen erfordern eine präzise Abstimmung der optischen Eigenschaften der geführten Moden, was in vielen Fällen mit der derzeitigen Herstellungstechnologie und/oder den modernen Materialien nicht möglich ist.

Ein entscheidender Parameter, der bei der Herstellung nur sehr schwer eingestellt werden kann, ist beispielsweise die Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD), die sich als Schlüssel zur Optimierung der SCG in Faser-WGs in Bezug auf die spektrale Breite und Dichte erwiesen hat.

Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, die Grenzen der Herstellung aus materialwissenschaftlicher Sicht zu überwinden, indem nanopartikelverstärkte (NP-verstärkte) Gläser verwendet werden, die eine Abstimmbarkeit der photonischen Bauelementeigenschaften nach der eigentlichen Bauelementeherstellung ermöglichen.

Dies ist eine Zusammenarbeit mit Prof. Markus A. Schmidt, IPHT Jena.