Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Patentierter Multischichtfilter für leistungsfähigere Laserbauelemente

11.02.2010
Wissenschaftler des Instituts für Nanostrukturtechnologie und Analytik der Universität Kassel (INA) im Fachgebiet "Technische Elektronik" unter der Leitung von Prof. Dr. Hartmut Hillmer haben einen optischen Multischichtfilter entwickelt und zum Patent angemeldet.

Durch seine neuartige Architektur eröffnet der Filter die Chance, leistungsfähigere Messgeräte, beispielsweise für medizinische Analysen, und robuste, leistungsstarke Laser für spezielle Aufgaben zu bauen. Solche Geräte sind bis zu zehn Mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haars.

Die Eigenschaften von Lichtwellen werden schon lange für technische Zwecke genutzt. In der Informationstechnologie werden Millionen von Daten auf vielen Kanälen mit Lichtimpulsen durch ein einziges Glasfaserkabel geschickt. In der Spektroskopie wird die Tatsache, dass verschiedene Atome durch Licht einer bestimmten Wellenlänge und Frequenz zum Leuchten angeregt oder absorbierend werden, für Analysen eingesetzt. Mit so genannten Interferometern, die mithilfe von hoch reflektierenden Spiegeln gezielt eine Überlagerung von Lichtwellen (Interferenz) erzeugen, sind exakte Längenmessungen möglich.

Optische Filter haben die Aufgabe, aus dem Lichtspektrum je nach Einsatzgebiet bestimmte Wellenlängen und Frequenzen zu betonen. Sie erzeugen so einen Resonanzeffekt, der möglichst stark sein soll. Das ist gerade bei der Übertragung von Daten mittels Licht wichtig, weil der Datenempfänger auch über lange Distanzen noch ein starkes und reines Signal erhalten und von anderen übertragenen Signalen trennen können muss.

Während man früher diese Resonanz bestimmter Lichtwellen erzeugte, indem man die Strahlen zwischen zwei, teilweise lichtdurchlässigen Spiegeln, hin- und her reflektierte, arbeitet die moderne Technik seit etwa 40 Jahren mit Schichten aus Materialien, die das Licht abwechselnd stark und schwach brechen, um den Resonanz- und Filtereffekt zu erzielen.

Der Wissenschaftler Thomas Kusserow aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Hartmut Hillmer hat am INA jetzt eine Idee entwickelt, um diese Technik zu verbessern: Während bisherige Filter aus zwei Spiegeln mit vielen optisch gleichdicken Schichten bestehen, stapeln die Kasseler Forscher für ihren optischen Filter viele dünne Schichten aus Siliziumoxid, und Zirkoniumoxid, die alle eine geringfügig unterschiedliche Dicke haben, in einem einzigen, zylinderförmigen Block übereinander.

Dies ermöglicht eine gleichmäßigere Verteilung der Lichtenergie innerhalb des Filters. Das ist nach den Worten von Thomas Kusserow, Gruppenleiter für Nanophotonik am INA, besonders wichtig, wenn man diese Filter-Architektur als Laser einsetzt. Hierfür wird in den Schichtstapel ein Hohlraum geätzt, in den ein Lasermaterial gefüllt wird. Einem Laser wird Energie zugeführt, um das Licht in einem genau definierten Wellenbereich zu verstärken. Wenn die Energiezufuhr steigt, könne es bei der herkömmlichen Bauweise passieren, "dass der Laser flackert", sagt Kusserow. Das bedeutet, dass der Laser zwischen verschiedenen Wellenlängen hin- und herspringt und damit unzuverlässig arbeitet. Aber auch für passive Filter ohne Hohlraum bietet die neue Ausführung Vorteile, da ein solcher Filter erst bei höheren Energien zerstört wird als herkömmliche Filter und neue Parameter für das Filterdesign eröffnet.

Das Fernziel der Kasseler Forscher ist, mithilfe der neuen Filterarchitektur "maßgeschneiderte" Laser mit hoher Energieleistung für ganz spezielle Aufgaben zu bauen. Mit Energie "aufgetankt" würde dieser Laser im Hohlraum des zylinderförmigen optischen Filters. Dieser Hohlraum erlaube eine zehn- bis 20-mal höhere Energiezufuhr für den Laser als bei herkömmlichen Geräten, sagt Kusserow.

Auch in der Medizintechnik kann sich Kusserow einen Einsatz der Neuentwicklung vorstellen. So werden heute schon im INA spektroskopische Geräte mit ähnlichen Bauelementen verwendet, um anhand von Untersuchungen der Atemluft den Gesundheitszustand des Patienten zu überwachen.

Bisher haben die Forscher die Arbeit an dem Multischichtfilter mit Eigenmitteln der Universität bestritten. Da es sich bei der Entwicklung aber um einen interessanten Mix aus Forschung und Anwendung handelt, wird momentan ein Forschungsprojekt bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft vorbereitet. Auch Partner aus der Laser-Industrie seien willkommen, sagt Kusserow.

Info
Dipl.-Ing. Thomas Kusserow
tel: (0561) 804 4315
fax: (0561) 804 4488
e-mail kusserow@ina.uni-kassel.de
Universität Kassel
Institut für Nanostrukturtechnologie und Analytik (INA)
Fachgebiet "Technische Elektronik"
Heinrich-Plett-Str. 40
34132 Kassel

Christine Mandel | idw
Weitere Informationen:
http://www.ina-kassel.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lasing am Limit
15.02.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Forschung für die LED-Tapete der Zukunft
15.02.2018 | Universität Bremen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics