Soft-Glass Photonic Crystal Fibers

Photonische Kristallfaser (PCF) und mikrostrukturierte optische Faser (MOF), die aus Soft-Glas (z.B. Schwermetalloxid, Fluorid oder Chalkogenid) hergestellt werden, haben wegen der ausgedehnten Transmissionsbereiche im Ultraviolett (UV) und mittlerem Infrarot- (MIR), der höheren Kerr-Nichtlinearitäten, der Brechungsindizes und der erhöhten Löslichkeit von seltenen Erden, viel Interesse geweckt. Obwohl solche Fasern als neuartige Wellenleiter vielversprechend sind - mit der Anwendungen zur Erfassung und Superkontinuumserzeugung von UV bis MIR, bleibt ihre Herstellung jedoch aufgrund der viel schnelleren Änderungen der Viskosität mit der Temperatur, sowie der Entglasung während der Herstellung und der wiederholten Aufheizschritte, die für das „Stack-and-Draw" -Verfahren erforderlich sind, eine erhebliche Herausforderung. Das „Stack-and-Draw“-Verfahren, welches die am weitesten entwickelte Herstellungstechnik für solche Fasern ist, bietet eine große Flexibilität zum Ziehen, sowohl von Vollkern- als auch von Hohlkernfasern, nicht nur von Quarzglas, sondern auch vielen Soft-Gläser. Aus gestapelten Vorformern, sogenannte „Preforms“, können jedoch nicht alle Nanostrukturen gezogen werden. Beispiele hierfür sind multiple Glas-Nano-Membranen oder Nano-Spikes. Darüber hinaus ist es bei der Arbeit mit Soft-Gläsern, von denen viele thermisch instabil sind, wichtig, die Anzahl und Dauer der Erwärmungsschritte zu minimieren, um das Risiko einer Glaskristallisation zu vermeiden.

Fortschrittliche Faserziehtechniken wurden in den letzten Jahren entwickelt. Durch die Implementierung von cutting-edge Technologien, wie dem „3D-Druck“, aber auch mit Hilfe von fortschrittlichen Ätzverfahren, Techniken zur Herstellung von verdrillten Fasern oder Polymer/Glas-Hybridstrukturen, können wir neuartige Soft-Glas-Faserstrukturen für eine Vielzahl von Anwendungen erzeugen. Beispiele hierfür sind opto-mechanische Bauelemente, die Bildgebung durch Multimodefasern, die Photochemie und die nichtlineare Wellenlängenumwandlung.

 

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