Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zukunftsmusik: Neues Funktionsprinzip zur Erzeugung der „Dritten Harmonischen“

17.02.2017

Von den Grundlagen bis zum konkreten Produkt: In einem neuen internationalen Forscherverbund untersucht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) einen innovativen Ansatz zur Erzeugung der „Dritten Harmonischen“. Diese kohärente Strahlung im ultravioletten Spektralbereich lässt sich bisher nur mit hohem Aufwand generieren. Ob dies zukünftig mit Hilfe dielektrischer Schichtsysteme mit einer Konversionseffizienz von mindestens 15 % gelingen kann, wird nun untersucht. Anschließend nimmt das Forscherteam auch die Skalierbarkeit und das Marktpotenzial des neuen Verfahrens ins Visier.

Effizientere Verfahren zur Erzeugung extrem kurzer Laserpulse spielen eine wichtige Rolle bei der weiteren Erforschung der Grundlagen der Laserphysik. Gegenwärtig ist eine Vielzahl von Applikationen in den Bereichen der Medizin, Verfahrens- und Messtechnik sowie in der Forschung etabliert.


Versuchsoptik zur Erzeugung der "Dritten Harmonischen" in Schichtsystemen

Foto: LZH

Insbesondere sind der vergleichbar große Aufwand und die damit verbundenen Kosten sowie die oftmals limitierte Lebensdauer der nichtlinearen Konversionskristalle kritische Faktoren, die einer weiten Verbreitung der Technologie entgegenstehen.

Anders als bei konventionellen Methoden setzt der THG-Schicht-Verbund (Third Harmonic Generation, dt. Erzeugung der „Dritten Harmonischen“) auf dielektrische Schichtsysteme. Bestehende Verfahren hingegen nutzen im ersten Schritt nichtlineare Kristalle zur Frequenzverdopplung und erzeugen dann im zweiten Schritt durch Mischung mit der Laserfrequenz die Dritte Harmonische.

Die zwei eingesetzten Kristalle sind mit äußerster Präzision zu fertigen, zu beschichten und bei der Konversion auf stabile Bedingungen zu regeln. Deshalb sind diese Verfahren relativ kostenintensiv.

Neuer Ansatz mittels dielektrischer Schichten

Dank großer Fortschritte in den letzten Jahren besitzen optische Beschichtungen heute ein deutlich höheres technologisches Potenzial. Die viel höhere Präzision bei der Herstellung sowie die gezieltere Ausnutzung von Nichtlinearitäten und anderen Funktionseigenschaften eröffnen völlig neue Wege.

Dass der Verfahrensansatz mittels dielektrischer Schichten funktioniert, konnte bereits belegt werden. Allerdings versprach man sich davon aufgrund der geringen Dicke der optischen Beschichtungen keine ausreichende Steigerung der Konversionseffizienz. Genau hier setzt THG-Schicht an: Durch eine geschickte Wahl der Schichtfolge und der Beschichtungsmaterialien wollen das Instituts für Quantenoptik der Leibniz Universität Hannover, das Department of Physics der University of New Mexico und die Abteilung Laserkomponenten des LZH die Effizienz der Methode signifikant steigern.

Nur ein Prozessschritt dank neuartiger Schichtenfolge

Durch eine spezielle Schichtkonfiguration erzeugt das neue Verfahren die „Dritte Harmonische“ in einem einzigen Prozessschritt. Die optischen Schichten bilden dabei eine periodische Struktur, die eine phasenangepasste Verstärkung bewirkt und so eine effiziente Konversion ermöglicht. Solche direkten Konversionsprozesse lassen sich mit konventionellen Kristallen aufgrund der erforderlichen Materialeigenschaften nur mit sehr kleinen Umwandlungsraten im Bereich von Bruchteilen eines Prozents realisieren.

Gelingt es dem Forscherverbund schließlich, mittels optischer Dünnschichtsysteme effektive und langzeitstabile Konversionsprozesse umzusetzen, könnten sie damit langfristig zahlreiche neue Anwendungsfelder erschließen.

Koordinator des transatlantischen Forscherverbundes mit dem Titel „Hocheffiziente Generation der Dritten Harmonischen in optischen Schichtstrukturen“ (THG-Schicht) ist das LZH. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter der Trägerschaft des VDI-Technologiezentrums für eine Laufzeit von drei Jahren gefördert.

Melanie Gauch | Laser Zentrum Hannover e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Rasende Elektronen unter Kontrolle
16.11.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Kometen als Wasserträger für Exoplaneten
15.11.2018 | Universität Wien

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: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

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

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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