Volumenwellenleiter in kristallinen Medien

Ultrakurze Laserimpulse ermöglichen die gezielte Modifikation der Materialeigenschaften im Mikrometermaßstab. Ein Beispiel hierfür ist die lokale Erhöhung der Brechzahl im Volumen transparenter Medien – ein Prozeß, der zur Erzeugung dreidimensionaler integriert-optischer Elemente genutzt wird. Die Mechanismen der Brechzahländerung wurden bisher vornehmlich in Gläsern untersucht. Kristalline Materialien, die besonders für die Ausnutzung nichtlinearer Effekte interessant sind, waren hingegen kaum Gegenstand der Forschung. In der vorliegenden Arbeit werden Femtosekunden-Laserimpulse dazu genutzt, um Volumenwellenleiter in den zwei wichtigsten Materialien der integrierten Optik, den Kristallen Lithiumniobat und Silizium, herzustellen. Die Entstehungsprozesse werden dabei grundlegend untersucht. Durch verschiedene Experimente werden die strukturellen Eigenschaften der erzeugten Wellenleiter beleuchtet. Für Lithiumniobat wird gezeigt, daß sich zwei Typen von Strukturänderungen unterscheiden lassen, für deren Auftreten ein unterschiedlicher Schädigungsgrad des Kristallgitters verantwortlich gemacht werden kann. Weiterhin wird ein Modell entwickelt, das ein Verständnis der Lichtführung in Kristallen erlaubt. Mit Hilfe der daraus gewonnenen Erkenntnisse werden dämpfungsarme Wellenleiter hergestellt, in denen die effiziente Frequenzverdopplung von Laserstrahlung demonstriert wird. Jonas Burghoff, geboren 1977 in Apolda, promovierte mit der vorliegenden Arbeit am Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena.