Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Faserkernmaterialien, die laseraktive optische Fasern mit verbesserter Effizienz ermöglichen, indem die durch Clusterbildung von Selten-Erd-Ionen (SE) verursachte Energieübertragung verhindert wird, wie sie in herkömmlichen Silica-basierten Fasern auftritt. Konventionelle Methoden wie die Kodotierung mit Al₂O₃ oder die Verwendung von Y-Al-Granat-Stäben in Rod-in-tube-Preformen führen zu einer zufälligen Verteilung der SE-Ionen, Kristallisationsrisiko oder signifikanter SiO2-Diffusion, die die Kernzusammensetzung und das Brechungsindexprofil beeinflussen.

Das Projekt nutzt eine auf Zeolithen basierende Methode, um eine homogene Verteilung der SE-Ionen zu erreichen. Dies beinhaltet einen Ionenaustausch, um SE-Ionen in zwei verschiedene, regelmäßig angeordnete, kristalline Käfigstrukturen im Zeolith einzubetten. Die Käfigstrukturen halten einen Mindestabstand zwischen den SE-Ionen aufrecht.

Dazu werden zwei Hauptstrategien verfolgt, die „Verdünnung“ der SE-Ionen im Ionenaustauschprozess auf die gewünschte Konzentration mit optisch passivem Yttrium (Y³⁺) mit vergleichbaren Ionenradius und Koordinationszahl, und einen unvollständigen oder mehrstufigen Austauschprozesse mit passiven Erdalkaliionen, La³⁺ oder Al³⁺ untersucht, die sich in der Größe von den SE-Ionen unterscheiden und selektiv die Zeolith-Käfige besetzen können.

Weitere Arbeiten betreffen das Vorsintern des Zeolithmaterials zur Fixierung der Ionenpositionen, die Herstellung von Faservorformen und Testfasern, die strukturelle Charakterisierung und spektroskopische Fluoreszenzlebensdauermessungen zur Bewertung der SE-Clusterbildung. Das Kristallisationsverhalten und Brechungsindexprofilen werden untersucht.

Die potenzielle Anwendung des Materials liegt in hocheffizienten Faserlasern. Weiterhin werden Einblicke in die Ionenaustauschkinetik, die Clusterverhinderung in Alumosilikaten und ein verbessertes Verständnis der konventionellen Dotierungsmechanismen erwartet.