Weit abstimmbares Laserlicht und schnelle Infrarotdetektion

Nichtlinear-optische Frequenzkonversion

Nichtlinear-optische Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass in ihnen unter intensiver Laserstrahlung Prozesse auftreten, bei denen Licht mit anderen Wellenlängen entsteht. Zu diesen Prozessen zählen Frequenzverdopplung, Summenfrequenz-Bildung sowie optisch-parametrische Generation.

  • Am bekanntesten ist die Frequenzverdopplung, die unter anderem in den grünen Laserpointern genutzt wird.
  • Mithilfe der optisch-parametrischen Generation lässt sich aus Festfrequenz-Pumplasern Laserlicht mit abstimmbarer Wellenlänge erzeugen. Dafür werden vor allem Materialien mit Quasi-Phasenanpassung eingesetzt. So können mit periodisch gepoltem Lithiumniobat und Lithiumtantalat optisch-parametrische Oszillatoren für Wellenlängenbereiche vom Sichtbaren bis zum Terahertz-Bereich gebaut werden.
  • Die Summenfrequenz-Bildung kann unter anderem genutzt werden, um Strahlung aus dem mittleren Infrarot in den Wellenlängenbereich < 1 µm zu konvertieren und dann mit Standard-Silizium-Detektoren und Standard-Bildsensoren nachweisen zu können.

Schwerpunkt der Arbeiten am Fraunhofer IPM sind Frequenzkonverter auf der Basis kontinuierlich gepumpter Laser. Sie erlauben u. a. die Erzeugung einfrequenter Strahlung für spektroskopische und holographische Anwendungen, stellen aber hohe Anforderungen an das optische Design. Fraunhofer IPM kann in diesem Feld auf langjährige Erfahrungen u. a. bei der Strukturierung und Funktionalisierung von Lithiumniobat zurückgreifen und zudem auf die Ergebnisse der Grundlagenforschung im Rahmen der Professur für Optische Systeme der Universität Freiburg aufbauen.