Nichtlineare Optik mit Polymeren

Für die Kommunikationstechnologie sind Polymersysteme mit nichtlinear optischen Eigenschaften von starken Interesse, da hohe Schaltfrequenzen und niedrige Wellenleiterverluste zu erwarten sind.

Ein Ziel des Projekt ist die Charakterisierung von neuen Materialien aus dotierten Polymeren, wobei ein Hauptaugenmerk auf die Anwendung des Pockels - Effekt liegt. Dieser Effekt beruht im wesentlichen auf der Änderung des Brechungsindex des Polymers beim Anlegen eines elektrischen Feldes, was unter Umständen die Realisierung eines elektrooptischen Schalters ermöglicht. Da die nichtlinearen Moleküle in der Polymermatrix in der Regeln eine isotrope Orientierung im Polymerfilm aufweisen, sind nichtlineare Effekte wie der Pockelseffekt nur zu erwarten, wenn diese Moleküle ausgerichtet werden und somit die Zentrosymmetrie gebrochen wird. Im Rahmen des Projekt wurde die Methode der Coronapolung, welche auf einem Gasentladungsprozess beruht, weiterentwickelt, um optische Wellenleiterverluste nach dem Polen zu minimieren. Diese Weiterentwicklung erlaubt nun die Übertragung dieses Polungsmechanismus auf photonische Kristallstrukturen.

Ein zweiter Teil des Projekt beschäftigt sich mit der Fragestellung, welchen Einfluss die Photoreduktion eines Wellenleiterskerns mit photonischer Kristallstruktur auf die optischen Transmissionseigenschaften hat. Die Azo - Bindung des Farbstoffmolekül Disperse Red 1 (DR-1) kann beim Bestrahlen mit UV Licht degradieren, was eine Reduzierung des Brechungsindex des Polymerssystem P(MMA/DR-1) um den Wert 0.04 zur Folge hat. Entsprechend ändert sich die optische Transmission durch einen Photonische Kristall, welcher im beschriebenen Polymer realisiert wurde. Starke Verschiebungen von Bandkanten und Resonanzpeaks von zwei dimensionalen Resonatoren sind bereits nachgewiesen worden. Insgesamt ist eine Kombination von nichtlinearer Optik mit zwei dimensionalen Photonische Kristallen angestrebt.

Wissenschaftliche Kontakte und Kooperationen

• M. Ayre, T. M. Krauss, Universität St. Andrews, Endgland
• L. Dalton, Department of Chemistry, University of Washington
• R. Bertram, K. Buse, Physikalisches Institut, Universität Bonn
• U. Hübner, W. Morgenroth, H Roth, Institut für Hochtechnologie Jena
• S. Lölkes, H. Föll, Lehrstuhl für Allgemeine Materialwissenschaften, Kiel

• 4-09.091V
  M. Schmidt, G. Böttger, C. Liguda, A. Petrov, K. Mellert, M. Eich et al., "Tuneable Polymer Photonic Crystals", SPIE: Linear and Nonlinear Optics of Organic Materials Band 5212 (2003).
• 4-09.092V
  M. Augustin, M. Schmidt, G. Böttger, M. Eich, et.al., "Photonic crystal optical circuits in moderate index materials", Ed.: K. Busch, R. Wehrspohn, H. Föll; Berlin: Wiley-VCH, Berlin (2003).
• 4-09.093V
  M. Schmidt, G. Boettger, M. Eich, W. Morgenroth, U. Huebner, R. Boucher, H. G. Meyer, D. Konjhodzic, H. Bretinger, and F. Marlow, "Ultralow refractive index substrates¿a base for photonic crystal slab waveguides", Appl. Phys. Lett. Band 85 (2004).
• 4-09.095V
  M. Schmidt, C. Liguda, G. Boettger, M. Eich, H. G. Meyer, U. Huebner, W. Morgenroth, and F. Marlow, "UV-trimming of two dimensional polymer photonic crystals (accepted for publication)", Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials Band 13 Seite 535 (2004).
• 4-09.103V
  M. Schmidt, G. Boettger, M. Eich, U. Huebner, W. Morgenroth, H. G. Meyer, "Spectral trimming of photonic crystals", CFN Lecture of Functional Nanostructures, Springer series Lecture Notes in Physics Band 658 Seite 71 (2005).

Stichwörter

• Nichtlineare Optik
• Photobleaching
• Photonische Kristalle
• Pockels - Effekt
• Tuning / Trimming