Brechungsindexprofilometer zur Charakterisierung von optischen Faserpreformen

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455750705

Die Quantentechnologie und -sensorik sind die Forschungsschwerpunkte, welche am Hannover Institute of Technology (HITec) durch die assoziierten Arbeitsgruppen verfolgt werden. Das Ziel der Aktivitäten ist die Entwicklung neuartiger Sensorkonzepte zur Steigerung der Sensitivität und Präzision über die Grenzen der klassischen Physik hinaus, etwa auf den Gebieten der optischen Uhren, der Atominterferometrie, der relativistischen Geodäsie sowie der laserinterferometrischen Abstandsmessung für Satellitenanwendungen. Die optische Fasertechnologie nimmt dabei eine zentrale Stellung als Schlüsseltechnologie ein. Sie ermöglicht den Aufbau von hocheffizienten, ultrakompakten und stabilen Strahlquellen, die für die Anwendungen erforderlich sind. Dabei definieren die verfügbaren Strahlquellen die Leistungsfähigkeit solcher neuartiger Sensoren. Die Entwicklung von aktiven optischen Fasern für diese hochspeziellen Messanwendungen erfordert jedoch eine äußerst präzise Prozesskontrolle entlang der Fertigungskette.Die Herstellung optischer Fasern erfolgt am HITec in einem zweistufigen Prozess – der Abscheidung von Faserpreformen mittels der Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD) und dem anschließenden Auszug der Preformen zu optischen Fasern. Bereits während der Preformfertigung wird das Konzentrationsprofil der Dotanden eingestellt, und damit das Brechungsindexprofil der Faser, welches die optischen Übertragungseigenschaften des Lichtwellenleiters definiert. Die Prozessführung der Preformabscheidung ist hochkomplex und erfordert eine iterative Optimierung und Kontrolle, um die Spezifikationen der Fasern erreichen zu können. Zudem müssen die geometrischen und optischen Eigenschaften der Faserpreformen umfassend charakterisiert sein, um die weitere Prozessführung entlang der Fertigungskette planen zu können. Zu diesem Zweck soll ein Brechungsindexprofilometer für die zerstörungsfreie Charakterisierung von Faserpreformen beschafft werden, um eine hochgenaue Bestimmung der radialen Dotandenkonzentration zu ermöglichen. Insbesondere soll das Gerät in drei Projekten eingesetzt werden: (i) zur Herstellung von Nanopartikel-dotierten optischen Fasern, (ii) zur Herstellung von aperiodischen Multikernfasern für Ultrakurzpuls-Anwendungen in der Endoskopie und (iii) zur Untersuchung der molekularen Struktur sowie der quantitativen Dotandenanalyse mittels Raman-Spektroskopie. Für die erfolgreiche Bearbeitung der Projekte ist die Beschaffung eines Messplatzes zur Brechungsindexprofilmessung unumgänglich notwendig. Gleichzeitig würde die verfolgte Forschungsprogrammatik am HITec, und damit auch des Wissenschaftsstandort Hannover, weiter gestärkt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Brechungsindexprofilometer zur Charakterisierung von optischen Faserpreformen
• Gerätegruppe: 4190 Spezielle Geräte der Mikrosystemtechnik
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr. Detlev Ristau