Dieses Projekt wird einen neuen Horizont in der Welt der Faserlaser setzen, indem es eine bahnbrechende neue Idee für die Herstellung von Fasern mit aktiven Nanokristallen (NCs) demonstriert. Heutige erfolgreiche Faserlaser werden aus robusten und langlebigen, mit Seltenen Erden aktivierten Quarzgläsern hergestellt. Die hohen Phononenenergien in Siliziumdioxid schließen jedoch die meisten Laser im sichtbaren (lam<900nm) und mittleren infraroten (lam>2000nm) Spektrum und auch multiphononengedämpfte Übergänge im üblichen (lam=900-2000 nm) Spektrum aus. Außerdem schließt das Fehlen einer wohldefinierten lokalen Wirtsstruktur die meisten Übergangsmetall-Laser aus. Durch die Dotierung von Oxidgläsern mit aktiven NCs, die für die jeweilige Laserwellenlänge optimiert sind, kann der Betrieb von Oxidglas-Faserlasern auf einen enormen Spektralbereich (~400-4500 nm) und viele bereits in kristallinen Bulk-Materialien demonstrierte Übergänge erweitert werden. Bislang hat weder das Wachstum von NCs durch eine Faserwärmebehandlung noch deren Einarbeitung während der Glasbildung überzeugende Ergebnisse gezeigt. Letzteres wird durch die größenbedingte Schmelzpunktsenkung der NCs unter die kritische Glastemperatur des Wirts erschwert. Unser Projekt wird dieses Problem lösen, indem das Glaswirtsmaterial zu
Wir lösen dieses Problem, indem wir das Glas-Wirtsmaterial zu noch kleineren Nanopartikeln zerkleinern, dadurch die kritische Glastemperatur unter den Schmelzpunkt der NCs absenken und anschließend ein spezielles Pulver-Sinter-Verfahren zur Herstellung von Fasern anwenden. Auf diese Weise werden die NCs unabhängig vom Glaswirt vorverarbeitet, im Idealfall reduziert sich die Faserherstellung auf einen einzigen thermischen Prozess, der von den NCs überstanden wird. Eine Nachbearbeitung der gezogenen Faser wird vermieden. In diesem Projekt werden wir Saphir- und Sesquioxyd-NCs herstellen, sie in BaO-Ga2O3-GeO2-Glas einbauen, dünne Filme und Vorformen herstellen, Fasern ziehen und zwei entscheidende
Laser-Übergänge demonstrieren: i) einen Ti3+:Saphir-NC-Faserlaser, der um 800 nm abstimmbar ist; ii) einen Pr3+:Sesquioxid-NC-Faserlaser mit 1300 nm, der eine lang erwartete Erweiterung der Wellenlänge in der Telekommunikation ermöglicht.

Das Projekt wird gefördert durch EU-H2020 unter der Nummer GA 829161.