Eingesperrtes Licht. Photonische Kristallfasern
Eingesperrtes Licht. Photonische Kristallfasern
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 />
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