UV-laser-basierte Erzeugung von planaren, polymeren Bragg-Multiplexer-Strukturen

UV-laser-basierte Erzeugung von planaren, polymeren Bragg-Multiplexer-Strukturen von Vollertsen,  F., Wochnowski,  Carsten
Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurde die UV-Iaserbasierte Herstellung von planaren, polymeren Multiplexer-Komponenten untersucht, die optische Signale verschiedener Wellenlängen in eine optische Datenübertagungsleitung ein- und auskoppeln können. Dabei wird als Herstellungsverfahren eine laserbasierte Technologie zur UV photochemischen Modifizierung der optischen Eigenschaften von Polymeren eingesetzt. Durch UV-Iaserlithographische Verfahren (UV-Kontaktmaskenverfahren, Phasenmasken Methode) ermöglichte dies eine lokale und reproduzierbare Erhöhung des Brechungsindexes und somit die Erzeugung von integriert-optischen Mikrostrukturen (Lichtwellenleiter, Gitterstrukturen) in der Oberfläche eines planaren Polymerchips. Da im Vergleich zu klassischen Herstellungsverfahren, die auf teuren anorganischen Materialien basieren, viele Prozessschritte wegfallen (z.B. Spin-Coating im Reinraum, Ätzen von dünnen Schichten), können auf diese Weise kostengünstige CWDM Multiplexer-Komponenten produziert werden (Prozesskettenverkürzung).
Aktualisiert: 2020-02-17
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4. Kolloquium Mikroproduktion

4. Kolloquium Mikroproduktion von Büttgenbach,  S, Kraft,  O, Michaeli,  W., Vollertsen,  F.
Im Rahmen der Miniaturisierung von Bauteilen in vielen Anwendungsbereichen stoßen einerseits die etablierten Methoden bei der Prozessauslegung und -gestaltung aufgrund der im Mikrobereich auftretenden Effekte an ihre Grenzen. Andererseits bieten die Effekte auch Chancen für neuartige Prozesse, die es zu nutzen gilt. Ziel aktuel ler Forschung ist es, die speziellen Anforderungen in der Mikroproduktion auf eine systematische Grundlage zu stellen und so in enger Zusammenarbeit mit der Industrie eine beherrschte, auf den Mikrobereich zugeschnittene Produktion zu ermöglichen. Um dieses Ziel zu erreichen, fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Bereich der Mikroproduktion aktuell vier Sonderforschungsbereiche (SFB): Der SFB 440 "Montage hybrider Mikrosysteme" in Aachen erarbeitet die montage- und fügetechnischen Grundlagen für die Herstellung von Mikrosystemen in hybrider, das heißt nicht monolithischer, Bauweise. Dieses vierte gemeinsame Kolloquium dient diesem SFB auch als Abschlussveranstaltung. Im Karlsruher SFB 499 "Mikrourformen" wird die gesamte Prozesskette für die urfor menden Fertigungsverfahren Pulverspritzgießen und Mikrogießen von mechanisch hoch beanspruchten Mikrobauteilen aus Keramik und Metalllegierungen entwickelt. Im SFB 516 "Konstruktion und Fertigung aktiver Mikrosysteme" aus Braunschweig und Hannover werden methoden- und bauelementbezogene Grundlagen für die Konstruk tion und Fertigung aktiver Mikrosysteme untersucht. Das zentrale Anliegen des SFB 747 "Mikrokaltumformen" in Bremen ist die Bereitstel lung von Prozessen und Methoden für die systematische Auslegung und den prozess sicheren Einsatz von Umformprozessen zur industriellen Herstellung metallischer Mikrobauteile. in diesem Tagungsband sind wesentliche aktuelle wissenschaftliche Ergebnisse in peer-reviewten Beiträgen dokumentiert, die im Rahmen des gemeinsamen Kollo quiums der vier Sonderforschungsbereiche am 28. und 29. Oktober 2009 in Bremen vorgestellt wurden. An dieser Stelle sei den in der Regel zwei Gutachtern pro Beitrag aus dem wissenschaftlichen Komitee ein herzlicher Dank für ihre Bewertungen und Anregungen ausgesprochen. Stellvertretend für alle, die sich für das Gelingen des Kolloquiums eingesetzt haben, sei Frau Dr. S. Friedrich für die Organisation des vorliegenden Tagungsbands sowie der dazugehörigen Veranstaltung gedankt. Der DFG danken wir für die finanzielle Unter stützung der SFB.
Aktualisiert: 2020-02-17
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Untersuchungen zur Erzeugung und Propagation ultrakurzer optischer Bessel-Impulse

Untersuchungen zur Erzeugung und Propagation ultrakurzer optischer Bessel-Impulse von Jüptner,  W., Kebbel,  Volker, Vollertsen,  F.
Bessel-Strahlen sind beugungsfreie Strahlen, deren Amplitude und Phase senkrecht zur optischen Achse bei Propagation konstant bleiben. Die polychromatische Verallgemeinerung der Bessei-Strahlen führt zur Beschreibung von ultrakurzen Bessel-lmpulsen. Neben der beugungsfreien Propagation bieten diese Impulse die Möglichkeit zur Dispersionskompensation in optisch dichten Medien. ln dem Zeitbereich von ultrakurzen Laser-Impulsen unter 100fs führt eine Kopplung von räumlichen und zeitlichen Effekten zur Bildung einer X-Struktur in Raum Zeit-Koordinaten, dem sog. X-Impuls. ln dieser Arbeit wird die Entstehung und Propagation von optischen X-Impulsen theoretisch, in Simulationen und im Experiment untersucht. Die analytische Beschreibung von X-Impulsen sagt deren Entstehung für Impulsdauern unter 100fs voraus. Zusätzlich werden optische Elemente benötigt, die eine Laufzeitdifferenz unter 70fs zwischen dem Zentrum und den Armen der X-Struktur erzeugen können. ln dieser Arbeit wird eine Mikrooptik mit gaußförmigem Höhenprofil verwendet. Eine detaillierte Analyse der Propagationseigenschatten zeigt, dass dieses Element Bessei-Strahlen in einem Tiefenbereich von ca. 2mm erzeugt. Im experimentellen Teil der Arbeit wird erstmals die Entstehung von X Impulsen mit Hilfe von ultrakurzen Laser-Impulsen mit Impulsdauern von ca. 10fs nachgewiesen. Für die Detektion der X-Struktur in Raum und Zeit wird ein 2D Autokorrelationstechnik verwendet. Die Ergebnisse zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit einer vergleichenden Simulation. Schließlich wird eine Messmethode zur räumlich aufgelösten Charakterisierung ultrakurzer Laser-Impulse basierend auf der Erzeugung von X-Impulsen vorgeschlagen sowie deren prinzipielle Eignung nachgewiesen.
Aktualisiert: 2020-11-19
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Kolloquium Mikroproduktion und Abschlusskolloquium SFB 499 ; 11. – 12. Oktober 2011, Karlsruhe. (KIT Scientific Reports ; 7591)

Kolloquium Mikroproduktion und Abschlusskolloquium SFB 499 ; 11. – 12. Oktober 2011, Karlsruhe. (KIT Scientific Reports ; 7591) von Büttgenbach,  S, Haug,  A, Kraft,  O, Vollertsen,  F.
In diesem Tagungsband werden aktuelle Ergebnisse der angewandten Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Mikroproduktion vorgestellt. Die dargestellten Arbeiten und Ergebnisse stammen vom SFB 499 "Mikrourformen", dem SFB 747 "Mikrokaltumformen", der FOR 702 "Maschinen-, Werkzeug- und Prozessentwicklung für neue Verfahren zur Herstellung von Mikrobauteilen über flüssige Phasen" und aus dem Umfeld des 2010 abgeschlossenen SFB 516 "Konstruktion und Fertigung aktiver Mikrosysteme".
Aktualisiert: 2021-02-11
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Durchstimmbare Mikrokristall-Laser für die absolute Distanzinterferometrie

Durchstimmbare Mikrokristall-Laser für die absolute Distanzinterferometrie von Jüptner,  W., Kopylow,  Christoph von, Vollertsen,  F.
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines diodengepumpten, im sichtbaren Spektralbereich arbeitenden Festkörperlasers, der für den Einsatz in der absoluten Distanzinterferometrie mit variabler synthetischer Wellenlänge im single frequency Be trieb über einen möglichst weiten Bereich kontinuierlich durchgestimmt werden kann. Zum Erreichen der gewünschten Zielspezifikationen war es erforderlich, systematisch die Eigenschaften aller Einzelkomponenten zu untersuchen und insbesondere sie bezüglich ihres Zusammenspiels beim Verstimmen des Lasers zu optimieren. Dabei ergab sich als optimale Variante ein Mikrokristall-Laser bestehend aus einem plan-plan Resonator, der durch einen Nd:YV04-Laserkristall und einen KTP-Kristall zur Frequenzkonversion in den sichtbaren Spektralbereich gebildet wird. In diesen Resonator wird zur Unterdrü ckung weiterer Laserübergänge ein geeignet dimensioniertes Etalon eingebracht. Der eigentliche single frequency Betrieb wird durch die Dimensionierung und die Anordnung des Laserkristalls im Resonator erreicht. Um die Eigenschaften des Gesamtsystems zu verstehen, ist der Resonator und sein Frequenzverhalten während des Durchstimmens unter Berücksichtigung thermischer Effekte modelliert worden. In den Experimenten konnte gezeigt werden, daß das Frequenz- und Leistungsverhalten beim Verstimmen des Lasers gut wiedergegeben wird. Mit diesen Kenntnissen ist ein Mikrokristall-Laser reali siert worden, der bei einer Wellenlänge von 532 nm kontinuierlich über einen Bereich von 240 GHz durchgestimmt werden konnte, wobei für diese Beschränkung lediglich der begrenzte Hub der verwendeten Aktoren verantwortlich war. Nicht-kontinuierlich wurde das System über 360 GHz verstimmt. Weitere Messungen zeigten, daß der Laser eine Kohärenzlänge von über 200 m hat und mit einer Ausgangsleistung des nahezu beu gungsbegrenzten Strahls von über 100 mW auch über ausreichend Leistung verfügt, um Messungen über große Distanzen durchführen zu können. Für eine Erprobung des Lasers in einem integriert optischen Interferometer wurde ein Gesamtsystem bestehend aus dem Mikrokristall-Laser und einer Jodzelle als Absolutreferenz aufgebaut, das es ermöglicht, vollautomatisch zwischen zwei frei wählbaren Absorptionslinien im Jod kontinuierlich durchzustimmen. Auf diese Linien kann der Laser auch stabilisiert werden, wobei bereits bei einer einfachen Stabilisierung auf die Flanke einer dopplerverbreiterten Linie eine absolute Stabilität ßv/v < 10•8 über einen Zeitraum von einer knappen Stunde erzielt wurde. Bei Zeiten von wenigen Minuten liegt die Stabilität bei 1o•9. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Lasersystem ist kompakt und robust. Es stellt sowohl von seinen Strahleigenschaften als auch vom Durchstimmverhalten eine deutli che Erweiterung zu vorhandenen Systemen wie Diodenlasern mit externem Resonator dar. Insbesondere ist es für den Einsatz in der Meßtechnik geeignet, wenn variable syn thetische Wellenlängen generiert werden sollen.
Aktualisiert: 2020-11-19
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