Ultrakurzpuls-Lasermikropolitur bei Ferroelektrika für die Herstellung von Kantenwellenleitern in Lithiumniobat

Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Herstellung von geraden Kantenwellenleitstrukturen in Lithiumniobat mit geringen Streuverlusten auf Basis der Lasermikrostukturierung mit ultrakurzen Impulsen. Die Herausforderung lag in der experimentellen Realisierung von nahezu völlig glatten Ober-flächen. Allerdings ist dies bei der Lasermikrostrukturierung nicht so einfach, da ein flächiger Abtrag erst durch die Überlagerung einer Vielzahl einzelner applizierter Impulse ermöglicht wird. Jedoch wird mit jedem applizierten Impuls ein Krater auf der Probenoberfläche erzeugt, welcher die Form des radial-symmetrischen Gauß´schen Strahlprols annimmt. Dabei hängt die Größe des Abtragskraters zum einen von der eingesetzten Impulsenergie und zum anderen von den materialspezifischen Eigenschaften ab. Für die nichtlineare Optik ist Lithiumniobat bereits als herausragendes Material bekannt, vor allem als periodisch gepolter Kristall für nichtlineare Konversionsprozesse. Zudem bietet das Material durch seine Eigenschaften der Ferroelektrizität, Pyroelektrizität und Piezoelektrizität über das Verfahren des laserinduzierten Abtrags einen spannenden Zugang zu den Prozess der Ladungsträgeranregung bei Bestrahlung mit intensiver Laserstrahlung. Auf Basis der Abtragscharakteristika wurden Rückschlüsse auf die Ladungsträgeranregung gezogen. Durch die Änderung der chemischen Zusammensetzung von Lithiumniobat verändert sich nicht nur das Absorptionsverhalten sondern auch die Ladungsträgeranregung bzw. -umverteilung bei Bestrahlung mit intensiver Laserstrahlung. Im Rahmen der Dissertation wurden hierzu Untersuchungen auf kongruenten Lithiumniobat (CLN) und auf Magnesiumoxid dotierten Lithiumniobat in kongruenter und stöchiometrischer Zusammensetzung (MgO(5.0 mol%): CLN und MgO(1.3 mol%): SLN) durchgeführt.