Rippenwellenleiter in Lithiumniobat als Systemplatform für effiziente Laser und nichtlinear-optische Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Detlef Kip
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280878751

In diesem Vorhaben wollen wir die technologischen und wissenschaftlichen Grundlagen von verschiedenen Rippenwellenleiterstrukturen in Lithiumniobat untersuchen, welche mittels hochpräzisem Sägen hergestellt werden. Hierfür schlagen wir neue Methoden vor, welche deutliche Vorteile z.B. bezüglich der Effizienz nichtlinearer Wellenmischprozesse oder für aktive Bauelemente wie Wellenleiterlaser aufweisen. Wir wollen neue Konzepte für die Verringerung von Wellenleiterstreuverlusten durch Nutzung der Oberflächenspannung von Lithiumniobat bei hohen Temperaturen untersuchen, genauso wie die Unterdrückung unerwünschter photorefraktiver Effekte mittels dünner leitfähiger Oberflächenbeschichtungen. Da diese für verschiedene Anwendungen benötigt werden, wollen wir Bragg-Gitter auf Rippenwellenleitern mit Submikrometer-Gitterperioden durch verschiedene Methoden herstellen und die Eigenschaften miteinander vergleichen. Optimierte Rippenwellenleiterstrukturen verschiedener Geometrien sollen mittels elektrischer Felder periodisch gepolt werden, um diese dann für hocheffiziente quasi-phasenangepasste Frequenzkonversion einsetzen zu können. Wir wollen Er- und Tm-dotierte Rippenwellenleiter herstellen und untersuchen, um hiermit anschließend Fabry-Perot- und DBR-Laser im nahen Infrarot zu realisieren. Zum Abschluss des Vorhabens sollen die gewonnenen Erkenntnisse verwendet werden, um eine hoch-integrierte Quelle für verschränkte Photonenpaare zu demonstrieren, welche neben einem Er-dotierten Rippenwellenleiterlaser einen kaskadierten X(2)-Prozess zur Frequenzkonversion auf demselben Substrat nutzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen