Harte Materie

Unter harte Materie verstehen wir in Abgrenzung zu weichen Materie solche Stoffe, die eine kristalline oder amorphe Struktur besitzen und als „klassische Festkörper“ einzuordnen sind. In diese Kategorie gehören beispielsweise die von uns verwendeten photorefraktiven Kristalle und Quarzglas.

Photorefraktive Kristalle

Anorganische Kristalle zeigen lichtinduzierte Brechungsindexänderungen, wenn sie elektrooptisch und photoleitfähig sind. Derartige elektrooptische Kristalle werden heute oft als Frequenzfilter im Mobilfunkbereich, den SAW-Filtern (SAW: surface acoustic waves) oder als elektrooptische Modulatoren eingesetzt. In sehr geringem Umfang sind auch erste Produkte mit elektrooptischen Kristallen realisiert, bei denen der photorefraktive Effekt genutzt wird, zum Beispiel bei Wellenlängenfiltern in der Telekommunikation, sogenannte DWDMs (division wavelength demultiplexers). Speichermedien, die für den Einsatz in holographischen Speichersystemen konzipiert werden, sollten generell folgende Eigenschaften besitzen: Optische Qualität, hohe Empfindlichkeit, lineares Aufnahmeverhalten und Langzeitstabilität.

Lithiumniobat

Lithiumniobat ist ein häufig verwendetes Material für Experimente im Bereich der nichtlinearen Optik, in denen der photorefraktive Effekt ausgenutzt wird. Es ist einachsig, ferroelektrisch, piezoelektrisch, pyroelektrisch, doppelbrechend und optisch nichtlinear. Lithiumniobat kann in relativ grossen Abmessungen und mit hervorragender optischer Qualität hergestellt werden. Lithiumniobat wird am Institut hauptsächlich im Bereich des fs-Laserstrahlschreibens und im Bereich der Mikrofluidik eingesetzt. Der Nachteil anorganischen Kristalle wie Lithiumniobat ist die verhältnismäßig geringe Empfindlichkeit im Vergleich zu organischen Photopolymersystemen und die Instabilität bzw. Reversibilität des Brechungsindexgitters bei kontinuierlichem Auslesen der Brechungsindexgitter.