Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

110 — Forschung Professur für Faseroptik Prof. Dr. Markus A. Schmidt Forschungsschwerpunkte  Untersuchung der Generation von Licht auf Basis von nichtlinearen Wechselwirkungen in mikro- strukturierten hybriden optischen Glasfasern und hybriden planaren Wellenleitern. Der Schwerpunkt liegt derzeit auf der Superkontinuumsgeneration in Flüssigkernwellenleitern zur gezielten Adressie- rung spezieller Spektralbereiche, welche vorzugsweise im mittleren Infraroten liegen.  Erforschung und Implementierung neuartiger Sensorkonzepte mittels hybrider Fasern mit dem Fo- kus auf Detektion einzelner Nanoobjekte wie Viren oder DNA-Fragmente. Im Mittelpunkt der Aktivitä- ten stehen Fragestellungen aus den Bereichen der Nanospektroskopie, des optischen Einfangens von Mikro-und Nanopartikeln mittels optischer oder elektrostatischer Fallen, der Plasmonik und der Nanooptik im allgemeinen.  Entwicklung, Untersuchung und Realisierung neuer Faserkonzepte und –typen für Anwendungen im Bereich der Lebenswissenschaften. Derzeit fokussieren sich die Aktivitäten auf Hohlkernfasern zur Erschließen von Spektralbereichen, die mittels üblicher Fasern schwer zugänglich sind. Derzeitige Vollglasfasersysteme zeigen auf- grund von starken Materialverlusten eine spektra- le Bandbreitenbegrenzung insbesondere für Wel- lenlängen im UV-Bereich. Eine Lösung stellen gasgefüllte Hohlkernfaser dar, da sich aufgrund der geringen Feldüberlappung der propagieren- den Mode mit dem absorbierenden Glasmaterial eine sehr geringe Dämpfung bei kurzen Wellen- längen ergibt. Somit sind diese Fasern, welche gleichzeitig die Nutzung von großen Faserkernra- Ultrabreite Superkontinuumsgeneration über drei Oktaven durch resonanzinduziertes Dispersionsma- nagement dien ermöglichen, ideal geeignet für die Leis- tungsskalierung von Superkontinuumsquellen bei gleichzeitig ultrabreiter spektraler Bandbreite im Ultravioletten. In Kooperation mit der Gruppe von Prof. Spielmann vom Institut für Optik und Quan- tenelektronik (IOQ) wurde erstmals gezeigt, dass durch gezielte Manipulation der Pulsdispersion einer Krypton-gefüllten Hohlkernfaser extrem breitbandige Superkontinua über drei Oktaven bis tief in den UV-Bereich generiert werden kön- nen, was den derzeitigen Weltrekord in Bezug auf die erzielte Bandbreite aus einem einzelnen Wellenleiter darstellt. Das Kernstück dieses An- satzes ist eine am Leibniz-IPHT hergestellte mi- krostrukturierte anti-resonante Hohlkernfaser, welche eine geometrie-induzierte optische Reso- nanz in der Nähe der Laserpumpwellenlänge aufweist. Die ablaufenden ultraschnellen Prozes- se als Folge einer kontrollierbaren Wellenleiterre- sonanz definieren eine konzeptionell neue Art der Breitbandlichtgeneration und stellen einen fundamental neuartigen Ansatz in Bezug auf Dispersionsmanagement gegenüber einfachen Kapillaren oder anderen Hohlkernfasertypen dar. R. Sollapur et al (2017). Resonance-enhanced multi-octave supercon- tinuum generation in antiresonant hollow-core fibers. Nature Light: Science & Applications 6, e17124. doi:10.1038/lsa.2017.124 Abb. 1. Superkontinuumsgeneration in einer gasgefüll- ten Hohlkernfaser mittels Dispersionsmanagements.