Erbiumdotierte Fluoridglaswellenleiter

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2010
• eBook ISBN:
  9783736932982
• Print ISBN:
  9783869552989
• Edition: 1

Fluoridglas eignet sich aufgrund seiner hohen Transparenz vom ultravioletten bis zum nahinfrarotenSpektralbereich sowie der geringen Phononenenergien außerordentlich gut für Anwendungenim sichtbaren Spektralbereich. Als Wirtsmaterial kann es große Mengen an Seltenerdionen alsDotierung aufnehmen. Erbiumdotiertes ZBLAN zeigt bei Anregung mit Wellenlängen von 970 –980 nm starke grüne Fluoreszenz, welche durch die schrittweise Absorption von zwei Photonen ineinem Aufwärtskonversionsprozess in den langlebigen angeregten Zustand 4S3/2 erfolgt.Die genaue Analyse der thermischen Eigenschaften vom Fluoridglas ZBLAN und weiterenGläsern, welche entweder einen gewissen Bleianteil oder einen Hafniumanteil aufweisen, gibtAufschluss über Glasstabilität, Wärmeausdehnung und charakteristische Temperaturen. Die Refraktometrieund Ellipsometrie zeigen, in welchem Maße der Brechungsindex durch Blei- undHafniumanteile variiert werden kann. Diese Informationen sind nicht zuletzt hilfreich für die Wahleines passenden Substratmaterials, welche auf CaF2 fiel.Das modifizierte Spin-Coating-Verfahren hat sich als eine erfolgreiche Methode erwiesen, umdämpfungsarme Glasfilme mit sehr glatter Oberfläche aus Fluoridglas herzustellen. Die Glasfilmekönnen mit beliebigen Seltenerdionen in unterschiedlichen Konzentrationen dotiert werden. Dabeisind die Fluoreszenzspektren von erbiumdotierten Glasstücken und Filmen im grünen Spektralbereichvergleichbar. Mit Fotolithografie und anschließendem nasschemischen Ätzprozess gelingt dieStrukturierung der Filme zu Streifenwellenleitern. Anhand von Mikroskopaufnahmen IR-gepumpterund fluoreszierender Streifenwellenleiter sind keine Streuverluste an den strukturierten Kantensichtbar, so dass die durch das Ätzen zusätzlich eingebrachten Verluste gering sind.Die hergestellten erbiumdotierten Streifenwellenleiter aus Fluoridglas besitzen Querschnittezwischen 40 x 40 µm2 und 40 x 230 µm2 und zeigen Wellenführung. In einer Simulation wurdegezeigt, dass ein IR-gepumpter, effizienter grüner Wellenleiterlaser realisierbar ist, jedoch hohePumpleistungen benötigt, um die Laserschwelle zu erreichen. Die Kombination mehrerer Ansätzesollte jedoch zum Erfolg führen: Zum einen kann eine Kodotierung mit Ytterbium die Pumpabsorptionverbessern. Desweiteren führt ein kleinerer Wellenleiterquerschnitt bei guter Fokussierung undEinkopplung des Pumplasers in den Wellenleiter zu höheren Intensitäten im Resonator. KleinereWellenleiterquerschnitte werden durch dünnere Schichten erreicht, welche ihrerseits durch dasAufbringen einer Deckschicht aus Fluoridglas erzielt werden.Optische und thermische Eigenschaften von erbiumdotiertem ZBLAN in Kombination mit weiteroptimierten Methoden zur Herstellung von verlustarmenWellenleitern werden in absehbarer Zukunftzur Realisierung einer kompakten grünen Laserquelle führen.