Ursächliche Prozesse der Brechungsindexmodifikation bei der Femtosekunden-Laserstrukturierung von Wellenleitern in Dielektrika

Schäfer, Dagmar; Poprawe, Reinhart (Thesis advisor)

Aachen / Publikationsserver der RWTH Aachen University (2012) [Doktorarbeit]

Seite(n): II, 127 S. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

In der vorliegenden Dissertation werden die physikalisch ursächlichen Prozesse der durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung in Dielektrika induzierten Brechungsindexmodifikationen systematisch untersucht. Für die ursächlichen elektronischen und thermischen Prozesse, die durch fokussierte Laserstrahlung im Volumen von Gläsern hervorgerufen werden, erfolgt eine detaillierte und unabhängige Analyse. Die Strukturierung der Gläser wird mittels zeitlich modulierter Laserstrahlung im infraroten Spektralbereich durchgeführt. Mit Interferenzmikroskopie wird die zweidimensionale Brechungsindexverteilung der Wellenleiterquerschnitte bestimmt. So kann die Simulation der Strahlpropagation im Wellenleiter abgestimmt auf die real vorliegende Brechungsindexverteilung durchgeführt werden. Die durch die Laserstrahlung induzierte strukturelle Veränderung in der Glasmatrix wird mittels Raman-Spektroskopie anhand der Zunahme von drei- und viergliedrigen Ringstrukturen nachgewiesen. Eine vergrößerte Brechungsindexänderung wird in Borosilikatglas und Quarzglas bei der Verwendung von Laser-Doppelpulsen beobachtet. Die Bildung und Anregung von Defekten und die sich dadurch ergebende Brechungsindexänderung werden in einem erarbeiteten Modell mit zusätzlichen Energieniveaus zwischen Valenz- und Leitungsband erklärt. Das innerhalb der vorliegenden Dissertation erarbeitete Prozessverständnis dient als Basis für die gezielte Kontrolle und Maximierung der Brechungsindexmodifikationen zur Herstellung dreidimensionaler, optischer Komponenten für die Integrierte Optik.

Identifikationsnummern

  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-41850
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-143252