Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

Forschung — 111 Abb. 2 Hybrid-Solitonen-basierte kohärente Super- kontinuumsgeneration in flüssigkeitsgefüllten Glas- fasern. Durch Bestimmung der Lichtabsorption eines Materials im mittleren Intrarotbereich können ausgewählte Moleküle mittels Fingerprintanalyse aufgrund von molekularen Vibrationsübergängen qualitativ und quantitativ nachgewiesen werden. Insbesondere bei vergleichsweise langen Ein- gangspulsen sind derzeitige Superkontinuums- quellen hochgradig anfällig gegenüber thermi- schem Phasenrauschen und ergeben eine nicht- zufriedenstellende Kohärenz. Es konnten erstmals Superkontinua in rekonfigu- rierbaren, flüssigkeits-basierten Faserwellenlei- tern erzeugt werden, welche deutlich verbesserte Kohärenzeigenschaften und neue physikalische Phänomene im Infrarotbereich aufzeigten. Das Kernstück dieses Ansatzes basiert auf anorgani- schen Flüssigkeiten als Kernmaterial, welche eine neuartige nichtlineare Antwort (sogenannte nicht-instantane Antwort) der Faser ergibt, die mit Vollglassystemen nicht erreicht werden kann. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass diese spezielle nichtlineare Antwort einerseits die Be- Solitonen-basierte hoch-kohärente Superkontinuumsgeneration im mittleren Infrarotbereich obachtung bisher unentdeckter nichtlinearer op- tischer Zustände (sog. hybride Solitonen) und andererseits die Erzeugung von hochkohärenten Superkontinua im mittleren Infrarotbereich bei verhältnismäßig langen Pulslängen ermöglicht. Chemnitz M., Gebhardt M., Gaida C. , Stutzki F., Kobelke J., Limpert J., Tünnermann A., Schmidt M. A. (2017). Hybrid soliton dynamics in liquid-core fibres. Nat. Commun. 8, 42. doi:10.1038/s41467-017- 00033-5. Faser-integrierte plasmonische Nanosonden mit sub-10nm Durchmesser. Plasmonische Nanospitzen spielen eine wesent- liche Rolle im Bereich der Nahfeldmikroskopie zur Charakterisierung von kleinsten optisch akti- ven Struktureinheiten bis in den Bereich von ein- zelnen Molekülen. Durch Integration von metallischen Nano- drähten in den Kern von mikrostrukturierten Glas- fasern konnten neuartige plasmonische Nano- spitzen an der Endfläche der verwendeten Fasern realisiert werden. Durch ein neuartiges Fabrikati- onsverfahren konnten Spitzen mit Enddurchmes- sern kleiner als 10nm implementiert werden, was grundsätzlich eine deutlich verbesserte räumli- che Auflösung ergibt. Durch die Integration in eine optische Faser ergibt sich somit eine Sonde, welche mit derzeit im Einsatz befindlichen Nah- feldmikroskopen kompatibel ist und einen sehr flexiblen Einsatz ermöglicht. Tuniz A., Chemnitz M., Dellith J., Weidlich S., Schmidt M. A. (2017). Hybrid-mode assisted long-distance excitation of short-range surface plasmons in a nanotip-enhanced step-index fiber. Nano Lett. 17, 631. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b03373 Tuniz A. and Schmidt M. A. (2016). Broadband efficient directional coupling to short-range plasmons: towards hybrid fiber nanotips. Opt. Exp. 24, 7507. doi: 10.1364/OE.24.007507 Abb. 3. Faser-integrierte Nahfeldsonde mit zwei REM- Aufnahmen der eigentlichen Spitzesektion .