Neues Funktionsprinzip zur Erzeugung der „Dritten Harmonischen“

P RE S S E M I T TE I L U N G
Zukunftsmusik: Neues Funktionsprinzip zur
Erzeugung der „Dritten Harmonischen“
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.
 Pressemitteilung
Hannover, 16. Februar 2017
 Kontakt
Dipl.-Phys. Melanie Gauch
Marketing & Communications
+49 511 2788-419
[email protected]
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. 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 THGSchicht-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.
Redaktion:
Dipl.-Phys. Melanie Gauch | Marketing & Communications | +49 511 2788-419 | [email protected]
Laser Zentrum Hannover e.V. | Hollerithallee 8 | 30419 Hannover | +49 511 2788-0 | www.lzh.de
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
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Forschung (BMBF) unter der Trägerschaft des VDITechnologiezentrums für eine Laufzeit von drei Jahren
gefördert.
Zu dieser Pressemitteilung gibt es ein Bild.
Bildunterschrift Bild 1: Versuchsoptik zur Erzeugung der "Dritten Harmonischen" in Schichtsystemen. (Foto: LZH)
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Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für
innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft,
Arbeit und Verkehr geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem
Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen über 170 Mitarbeiterinnen und
Mitarbeiter am LZH.
Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische
Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von
Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen
verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu
Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder
den Leichtbau im Automobilsektor. 17 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH
schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung
und Industrie.
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