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Eingesperrtes Licht. Photonische Kristallfasern

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Glasbläserei auf mikroskopischer Ebene<br />

PCF ermöglichen einen Technologietransfer der Glasbläserei<br />

auf mikrometergroße Strukturen, wobei einzelne Elementgrößen<br />

durchaus im Bereich einiger zehn Nanometer<br />

liegen können. Durch ein nachträgliches Bearbeiten der<br />

Faser (Post-processing) können massive morphologische<br />

Veränderungen an den Fasern durchgeführt werden [6].<br />

Auf diese Weise lassen sich beispielsweise integrierte<br />

Faserkomponenten herstellen. Durch Anlegen von Druck<br />

und Wärme können die Löcher definiert vergrößert oder<br />

auch verkleinert werden, wenn dabei die präzise Kontrolle<br />

von Temperatur und Heizzeit gewährleistet ist. Sogar einzelne<br />

ausgesuchte Löcher können lokal kollabiert oder<br />

vergrößert werden, da sich die Druckverhältnisse in den<br />

Löchern eines Gitters durch selektives Blockieren einzelner<br />

Kanäle verändern lassen. Wir können auch die gesamte<br />

Strukturgröße der PCF unter Erhaltung der Geometrie<br />

verkleinern, was entsprechende Auswirkungen auf die Dispersion<br />

hat.<br />

Zusammenfassung<br />

<strong>Photonische</strong> <strong>Kristallfasern</strong> sind Glasfasern, deren Mantel in<br />

Längsrichtung von Kanälen mit mikroskopischem Querschnitt<br />

durchzogen ist. Über den Faserquerschnitt betrachtet bilden<br />

diese ein periodisches Lochmuster. Sie wirken auf das transportierte<br />

<strong>Licht</strong> wie ein zweidimensionaler photonischer Kristall.<br />

Im Kern sind die Fasern entweder hohl oder mit Glas gefüllt.<br />

Solche Fasern können zum Beispiel Laserlicht selektiv in<br />

der Grundschwingungsmode transportieren. Mit ihnen lassen<br />

sich auch extrem lange Fokustiefen erzielen. Das <strong>Licht</strong> leiten<br />

sie so gut, dass sie bei den internen Reflexionen zu den<br />

weltbesten Spiegeln gehören. Gasgefüllte Kanäle machen sie<br />

zu empfindlichen Gassensoren und hocheffizienten Frequenzvervielfachern.<br />

Letztere lassen sich einfach in optische<br />

Bauelemente der Telekommunikation integrieren. Hohlkernfasern<br />

können sogar als lasergetriebene Teilchenbeschleuniger<br />

funktionieren. Nicht zuletzt stellen die Fasern ein wichtiges<br />

Bauteil im nobelpreisgekrönten optischen Frequenzkamm<br />

dar. Sie eröffnen noch viele weitere Anwendungsfelder.<br />

Stichworte<br />

<strong>Photonische</strong> <strong>Kristallfasern</strong>,Photonic Crystal Fiber,PCF,photonischer<br />

Kristall, Hohlkernfaser, Vollkernfaser, optische<br />

Bandkante, Fokustiefe, Dispersion, Soliton, Spiegel, Gassensor,<br />

Beschleuniger, Superkontinuum, Frequenzkamm, nichtlineare<br />

Optik.<br />

Danksagung<br />

Ich danke Markus A. Schmidt und Holger Hundertmark aus meiner<br />

Arbeitsgruppe für die Mitarbeit am deutschen Text. Basis war eine<br />

Publikation in Optics & Photonics News, Juli 2007.<br />

Literatur<br />

[1] P. St. J. Russell, Science 2003, 299, 358.<br />

[2] R. F. Cregan et al., Science 1999, 285, 1537.<br />

[3] F. Benabid et al., Nature 2005, 434, 488.<br />

[4] S. Ghosh et al., Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 093902.<br />

[5] J. M. Dudley, G. Genty, S. Coen, Rev. Mod. Phys. 2006, 78, 1135.<br />

[6] T. A. Birks et al., Laser Focus World 2006, 42, 70.<br />

Der Autor<br />

Philip Russell ist Direktor an der Max-Planck-<br />

Forschungsgruppe für Optik, Information und<br />

Photonik. Diese ist an der Universität Erlangen-<br />

Nürnberg angesiedelt, wo er auch den Krupp von<br />

Bohlen und Halbach-Lehrstuhl für Experimentalphysik<br />

hält. Von 1996 bis 2005 war er Physikprofessor<br />

an der University of Bath (UK), wo er 2001 zur<br />

Entwicklung kommerzieller photonischer <strong>Kristallfasern</strong><br />

BlazePhotonics Ltd. gründete. Er hält 37<br />

Patente und gewann zahlreiche wissenschaftliche<br />

Preise.<br />

Anschrift<br />

Max-Planck Forschungsgruppe, Universität<br />

Erlangen-Nürnberg, Günther-Scharowsky-Str. 1/<br />

Bau 24. D-91058 Erlangen.<br />

Russell@optik.uni-erlangen.de<br />

174<br />

| Phys. Unserer Zeit<br />

| 4/2008 (39) www.phiuz.de © 2008 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

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