Gläser und Glaskeramiken für Anwendungen in der Medizintechnik

Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit der University of Tennessee, Tullahoma, USA, sollen für die medizinische Physik großflächige, transparente Bildplatten aus fluoreszierenden Zirkonfluorid-Glaskeramiken entwickelt werden. Eine Dotierung mit der Seltenen Erde Europium und eine sich anschließende Temperaturbehandlung der Gläser führt zu einem Szintillator- oder Röntgenspeicherleuchtstoff-Effekt, letzterer soll beispielsweise in Mammographie-Systemen zur Anwendung kommen. Abhängig von dem Ladungszustand des Europiums, das im 2+ oder 3+ Zustand vorliegen kann, können unterschiedliche optische Eigenschaften der fluoreszierenden Glaskeramiken beobachtet werden. In der Bachelor- oder Masterarbeit sollen Glaskeramiken mit unterschiedlichem 2+ zu 3+ Verhältnis hergestellt und anschließend systematisch hinsichtlich ihrer optischen und strukturellen Eigenschaften untersucht werden.

Kontakt:
Christian Paßlick, Telefon: 0345-5528654
PD Dr. Stefan Schweizer,  Telefon: 0345-5528651 oder 0345-5589128

Upkonversion in Gläsern und Glaskeramiken für Anwendungen in der Photovoltaik

Die Effizienz von Solarzellen soll durch den Einsatz von „upkonvertierenden“ Gläsern oder Glaskeramiken auf der Rückseite erheblich verbessert werden. Das einfallende Licht soll hierbei so verändert werden, dass es in den für Solarzellen nutzbaren Energiebereich verschoben wird. In den upkonvertierenden Gläsern und Glaskeramiken sollen jeweils zwei oder mehrere, von der Solarzelle nicht absorbierte Photonen aus dem infraroten (IR) Spektralbereich nach sequentieller Absorption zu einem sichtbaren (VIS) Photon umgewandelt werden, das daraufhin von der Solarzelle absorbiert werden kann. In der Bachelor- oder Masterarbeit sollen Erbium-dotierte Gläser und Glaskeramiken mit unterschiedlichen Kodotierungen hergestellt und auf ihre Effizienz untersucht werden. Es besteht eine enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik.

Kontakt:
PD Dr. Stefan Schweizer,  Telefon: 0345-5528651 oder 0345-5589128

Optische Charakterisierung von Braggwellenleiterkavitäten mittels Streulichtmessungen

In der integrierten Optik wird vielfach auf Wellenleiter aus Silizium zurückgegriffen, da diese den kompakten Transport von infrarotem Licht ermöglichen. Dabei können ganze „Lichtschaltkreise“ auf Siliziumwafern entstehen. Um Licht effizient Schalten und zielgerichtet leiten zu können, kommt es ganz allgemein auf die Wechselwirkung des Lichts mit dem zugrundeliegenden Materialien (z.B. Silizium) an. Um diese Wechselwirkung zu verstärken, kommen optische Resonatoren zum Einsatz. Darin läuft das Licht viele tausendmal hin und her bevor es den Resonator verlässt und es kommt zu einer großen Überhöhung der Lichtfeldstärke im Resonator, was besonders für eine Erhöhung der Effizienz von optisch nichtlinearen Prozessen wichtig ist.
Als eine kompakte Variante eines solchen Resonators hat sich eine Braggwellenleiterkavität erwiesen. Dabei wird ein Bereich eines Wellenleiters mit einer Reihe von Löchern versehen, die periodische wie auf einer Perlenschnur angeordnet sind. In der Mitte werden allerdings ein oder mehrere dieser Poren ausgelassen – es entsteht ein Defekt in der sonst periodischen Porenkette (siehe Abb.). Dieser Defekt fungiert als Resonator und die angrenzenden periodischen Porenketten als Braggspiegel, die das Licht durch konstruktive Interferenz  zurückreflektieren.
Ziel dieser Masterarbeit ist verschiedene Wellenleiterkavitäten zu vermessen und deren Qualitätsfaktor (Q-faktor) zu bestimmen. Dazu soll ein experimenteller Aufbau geschaffen werden, der die Messung des Q-faktors aus dem spektralen Verlauf der Streulichtintensität erlaubt. Nach erfolgreichen Testmessungen sollen verschiedene Braggwellenleiterkavitäten mit der Apparatur experimentell charakterisiert werden.
Dieses Projekt ist damit vorrangig experimenteller Natur und erfordert Interesse am praktischen Arbeiten und ein gutes allgemeines Verständnis von Strahlen- und  Wellenoptik. Die Ergebnisse der Arbeit sind von direktem Interesse für das weitere Design und die Anwendung der Kavitäten für nichtlinear optische Prozesse (z.B. Frequenzverdoppelung und –verdreifachung und Differenzfrequenzerzeugung). Ganz allgemein liefert die Arbeit auch einen guten Einstieg in das Gebiet der integrierten Optik auf der industriell interessanten SOI-Basis.

Kontakt:
Dr. Jörg Schlling, Telefon: 0345-5528653