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Forschungsgruppe | Ultrahigh Quality Optical Layers and Characterisation

Die Forschungsgruppe “Ultrahigh Quality Optical Layers and Characterization” mit Wissenschaftlern des Projektes “Plasma und Optische Technologien (PluTO)” vor der neuen QUEST Beschichtungsanlage. Foto: Heiner Mädebach

Optische Komponenten sind Schlüsselelemente in der modernen Optik und Lasertechnologie. Ähnlich wie Widerstände, Kondensatoren und andere Bauteile zur Kontrolle von Elektronenströmen in elektronischen Schaltkreisen werden sie in optischen Schaltkreisen gebraucht, um Licht zu manipulieren und zu kontrollieren. Beispielsweise könnte kein Lasersystem ohne angepasste Spiegel betrieben werden, die eine Resonanzzelle bilden und Licht so lange speichern, bis es im Lasermaterial genügend verstärkt ist.

Typischerweise müssen mehrere Hundert Umläufe erreicht werden, um das System über der Laserschwelle zu halten. Folglich werden oft Spiegel mit einer Reflexion über 99 Prozent benötigt. Solche hohen Werte und andere optische Funktionen lassen sich mit optischen Interferenzschichten realisieren, die aus einem Stapel transparenter Schichten mit verschiedenen Brechwerten bestehen. Die neuen Laserkonzepte und hochempfindlichen Messsysteme, die in QUEST entwickelt werden, stellen extreme Anforderungen an die Qualität der Interferenzschichten.

Die Forschungsgruppe „Ultrahigh Quality Optical Layers and Characterisation“ ist dieser neuen Generation von optischen Schichten gewidmet. Eines der wichtigsten Ziele ist die Entwicklung von Beschichtungen mit extrem hoher Reflexion oberhalb von 99,9999 Prozent. Als grundlegender Beschichtungsprozess wird das Ionenstrahl-Zerstäuben angewendet. Die Forschungsgruppe konzentriert sich dabei auf das grundlegende wisenschaftliche Verständnis sowie die Optimierung der Prozesse des Ionenstrahl-Zerstäubens:

 

  • Konstruktion und Implementation einer neuartigen Ionenstrahl-Zerstäubungsanlage
  • Erste Ansätze zur Modellierung von Ionenstahl-Zerstäubungsprozessen und den entsprechenden Schichtwachstumsprozessen
  • Untersuchungen zu direkten phasenseparierenden Beschichtungsprozessen und neue Ansätze für eine parametrische Kontrolle der Schichtstruktur
  • Verbesserung von Schichtkontrolltechniken bis hin zu einer Präzision auf atomaren Maßstab, Entwicklung von Simulationsalgorithmen für Beschichtungskontrollstrategien
  • Anpassung von Charakterisierungsverfahren zur Messung optischer Verluste im sub-ppm-Bereich

Die Forschungsarbeiten sind auch auf weitere Anwendungen der modernen Photonik im industriellen Umfeld der Präzisionsoptik und der Lasertechnik ausgerichtet. Auf dieser Grundlage konnten die Forschungsaktivitäten der Gruppe durch weitere Forschungsprojekte flankiert werden, die vom Bundesminister für Bildung und Forschung unterstützt werden, wie zum Beispiel das Forschungsprojekt Pluto -> www.pluto-projekt.de