.nonlinear

In der nichtlinearen Optik treten neue Effekte wie Selbstfokussierung und Frequenzkonversion auf, indem das Licht ein Material nichtlinear verändert. Voraussetzung für nichtlinear optische Effekte sind im Allgemeinen hohe Lichtintensitäten wie sie mit kurzen Laserpulsen erzeugt werden können sowie eine ausreichend große Nichtlinearität des Mediums. Die nichtlineare Antwort eines Materials in zweiter Ordnung (sog. Χ⁽²⁾-Nichtlinearität) führt zur Erzeugung neuer Lichtfrequenzen wie beispielsweise der doppelten Frequenz (SHG: Second Harmonic Generation). Damit die Frequenzkonversion möglichst effizient ist, muss eine effektive Phasenanpassung erfüllt sein.

Wir strukturieren die linearen und nichtlinearen Eigenschaften von Kristallen, um sie gezielt für nichtlinear photonische Anwendungen maßzuschneidern. Die Strukturierung erfolgt bevorzugt mit Licht oder auch mit elektrischen Feldern. Wir modulieren den Brechungsindex von Kristallen permanent in drei Dimensionen mittels direktem Laserstrahlschreiben mit fs-Laserpulsen oder reversibel mit cw Lasern unter Ausnutzung des photorefraktiven Effektes. Die Χ⁽²⁾ Nichtlinearität kann in ferroelektrischen Kristallen durch Anlegen eines elektrischen Feldes oberhalb des Koerzitivfeldes räumlich verändert werden. Wir stellen so nichtlineare photonische Strukturen her, die entsprechend ihrer Dimension (1D oder 2D) und Ordnung (von periodisch bis ungeordnet) unterschiedliche nützliche Phasenanpassungsbedingungen aufweisen (.modulated Χ⁽²⁾ materials). Die Struktur nichtlinearer photonischer Kristalle untersuchen wir mittels einer besonderen Art der SHG Laser-Scanning-Mikroskopie (.SHG microscopy). Wir entwickeln fortgeschrittene Phasenanpassungsmethoden unter Ausnutzung von lichtinduzierten Gittern, die entweder als Beugungsgitter fungieren (noncollinear phase matching) oder in denen die Χ⁽²⁾ Nichtlinearität moduliert ist (licht induzierte quasi Phasenanpassung).