Strukturierung von Glaswerkstoffen mit unterschiedlicher Komposition durch ultrakurze Lichtpulse

使用超短光脉冲构造不同成分的玻璃材料

• 批准号: 100165576
• 负责人: Dr. Markus Eberstein
• 金额: --
• 依托单位: Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2008-12-31 至 2013-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/100165576?language=en
• 关键词: Strukturierung; von; Glaswerkstoffen; mit; unterschiedlicher

Wie seit einigen Jahren bekannt, ermöglichen Femtosekunden-Laserpulse auch an anorganischen Gläsern eine gezielte Modifikation der optischen Eigenschaften mit höchster Präzision. Dadurch ergibt sich ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler optischer Funktionselemente im Inneren von Glaswerkstoffen. So ermöglicht fs-Technologie die Übertragung moderner Datenspeicherverfahren wie die Holografie von organischen auf anorganische Glaswerkstoffe und schafft damit die Möglichkeit einer langzeitstabilen Daten- Massenspeicherung. Eine Vielzahl von Publikationen beschäftigt sich bereits mit entsprechenden Bestrahlungsphänomenen wie etwa Brechzahländerungen an verschiedenen Gläsern. Ein Manko aller bisherigen Untersuchungen ist die mangelnde Systematik, insbesondere bei der Variation der Glaskomposition unter gleichen Bestrahlungsbedingungen. Dies führt zu einem weitgehend empirischen Vorgehen bei der Wahl der Behandlungsparameter und einer Limitierung der resultierenden Qualität der im Glasinnern erzeugten Strukturen. Der vorliegende Antrag hat das Ziel, anhand von Modellgläsern den Einfluss der Glaskomposition und -Struktur auf laserinduzierte Brechzahländerungen systematisch zu untersuchen und darauf basierend Grundlagen für technisch relevante Werkstoffe zur langzeitstabilen optischen Datenspeicherung zu entwickeln. Dazu soll in einem ersten Projektteil (1. und 2. Jahr) für vergleichbare Bestrahlungsparameter die Ausgangsstruktur der Modellgläser mit den laserinduzierten Veränderungen korreliert werden, was eine Auswahl von Gläsern mit optimierter Photoempfindlichkeit und Speicherdauer erlaubt. Durch Bestrahlung und anschließende Charakterisierung von Probenoberflächen an Modellgläsern werden Zusammenhänge zwischen Glasstruktur, Energieabsorption und Dissipation identifiziert. Um den Anforderungen moderner optischer Datenspeichertechnologien gerecht zu werden, sollen diese ausgewählten Glaswerkstoffe dann gezielten laserinduzierten Volumen-Modifikationen unterworfen und hinsichtlich der resultierenden Brechzahländerungen charakterisiert werden. Dies geschieht in-situ, so dass zusätzlich Einblicke in die zeitliche und räumliche Dynamik der Brechzahländerung auf sehr kurzen Zeitskalen (fs-ns) und damit Hinweise auf Wirkmechanismen gewonnen werden können. In einem zweiten Projektteil (3. Jahr) sollen die zuvor erarbeiteten Erkenntnisse und die aufgebaute Infrastruktur dazu dienen, einen anorganischen Glaswerkstoff auf Basis etablierter technischer Gläser zu entwickeln, welcher sich durch eine starke Brechzahländerung bei angepasster Laserbestrahlung auszeichnet und sich für die neuartige, langzeitstabile optische Daten-Massenspeicher höchster Kapazität eignet. Hierfür soll der Glaswerkstoff optimiert und die Datenspeicherung mittels Mikroholographie demonstriert werden. Die Bündelung der Kernkompetenzen dreier verschiedener Forschungsinstitutionen in einer fachübergreifenden Symbiose (BAM: Materialentwicklung, MBI Berlin: Laser- Materialwechselwirkung und TU Berlin: optische Datenspeicherung) bietet günstige Voraussetzungen für die Erreichung des anspruchsvollen Projektziels.

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项目成果

Femtosecond-laser induced ablation of silicate glasses and the intrinsic dissociation energy

• DOI: 10.1364/ome.4.000689
• 发表时间: 2014-04-01
• 期刊: OPTICAL MATERIALS EXPRESS
• 影响因子: 2.8
• 作者: Grehn, Moritz;Seuthe, Thomas;Bonse, Joern
• 通讯作者: Bonse, Joern

Structural modifications of binary lithium silicate glasses upon femtosecond laser pulse irradiation probed by micro-Raman spectroscopy

• DOI: 10.1364/ome.3.000755
• 发表时间: 2013-06
• 期刊: Optical Materials Express
• 影响因子: 2.8
• 作者: T. Seuthe;M. Grehn;A. Mermillod-Blondin;H. Eichler;J. Bonse;M. Eberstein

Nonlinear absorption and refraction of binary and ternary alkaline and alkaline earth silicate glasses

二元和三元碱金属和碱土金属硅酸盐玻璃的非线性吸收和折射

• DOI: 10.1364/ome.3.002132
• 发表时间: 2013
• 期刊: Optical Materials Express
• 影响因子: 2.8
• 作者: M. Grehn;T. Seuthe;W.–J. Tsai;M. Höfner;A. W. Achtstein;A. Mermillod–Blondin;M. Eberstein;H. J. Eichler;J. Bonse
• 通讯作者: J. Bonse

Quantitative estimate of fs-laser induced refractive index changes in the bulk of various transparent materials

飞秒激光引起的各种透明材料块体折射率变化的定量估计

• DOI: 10.1117/12.2051590
• 发表时间: 2014
• 作者: A. Mermillod-Blondin;T. Seuthe;M. Eberstein;M. Grehn;J. Bonse;A. Rosenfeld
• 通讯作者: A. Rosenfeld

Femtosecond laser-induced modification of potassium-magnesium silicate glasses: An analysis of structural changes by near edge x-ray absorption spectroscopy

飞秒激光诱导硅酸钾镁玻璃的改性：通过近边 X 射线吸收光谱分析结构变化

• DOI: 10.1063/1.4723718
• 发表时间: 2012
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Seuthe;M. Höfner;F. Reinhardt;W.-J. Tsai;J. Bonse;M. Eberstein;H. J. Eichler;M. Grehn
• 通讯作者: M. Grehn