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Forschergruppe Fasersensorik

Profil der Gruppe

Optische Glasfasern weisen einzigartige optische Eigenschaften auf, welches es ermöglichen, die Ausbreitung von Licht in vielerlei Hinsicht gezielt zu manipulieren und auszunutzen. Insbesondere durch mikro- oder nanostrukturierte Strukturierung von optischen Glasfasern und den Einsatz von „ungewöhnlichen“ Materialien haben zu einer wesentlichen Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von Glasfasern geführt und neue Anwendungsbereiche erschlossen.

Die Forschergruppe Fasersensorik, welche am IPHT angesiedelt ist und sich aus einem 20-köpfigen Team zusammensetzt, konzentriert sich auf grundlagenorientierten wie auch anwendungsbezogenen Fragestellungen der Licht-Materie-Wechselwirkung auf Basis von mikrostrukturierten Glasfasern und deren Anwendung in den Bereichen der Biophotonik, Lebenswissenschaften und Sensorik. Beispiele für konkrete Anwendungen liegen in den Bereichen optofluidische nichtlineare Lichtquellen für neue Spektralbereiche, Einzel-Virendetektion, plasmonische Nanosonden für Nahfeldmikroskopie, Bioanalytik, Metaoberflächen und -materialien, optofluidische Sensorik und neuartige mikrostrukturierte Hohlkernfaserstrukturen für Wellenleitung in bisher ungenutzten Spektralbereichen wie dem Ultravioletten und dem mittleren Infraroten.

Themenbereiche

 Nichtlineare Lichtgeneration mittels optofluidischer Fasern

Aufgrund ihrer weiten Transmissionsbandbreite, der hohen und stark retardierten Nichtlinearität bieten Flüssigkeiten in Fasern eine neuartige Plattform für die Solitonen-basierte nichtlineare Lichtgeneration. Insbesondere die Anregung neuer solitonischer Zustände und Anwendungen als Lichtquelle für das mittlere Infrarote stehen dabei im Vordergrund.

 Einzeldetektion von Nanoobjekten

Die Detektion und optische Analyse einzelner Nanoobjekte, wie Viren oder Nanopartikel, spielen eine zunehmend wichtige Rolle in den Lebenswissenschaften und der Diagnostik von Krankheiten. Die aktuelle Forschung der Gruppe zielt ab auf elastische Lichtstreuung in Nanobore-Fasern, um frei diffundierende Nanoobjekte wie Viren mit Durchmessern im Sub-20nm-Bereich zu detektieren.

 Nanostrukturen auf Faserendflächen

Einer der derzeit aktivsten und faszinierendsten Bereiche innerhalb der Nanophotonik stellen Metaoberflächen dar, welche es durch gezieltes Einstellen der Einzelstreuelemente ermöglichen, verschiedenste optische Bauelemente, wie ultraflache planare Linsen oder plasmonische Partikelfallen zu generieren. Die Gruppe fokussiert sich hierzu derzeit auf inverse Metaoberflächen, plasmonische Partikelfallen und quasi elektro-statische Paul-Fallen in Verbindung mit optischen Fasern.

 Plasmonische Fasern

Die Verbindung Plasmonik und optischen Glasfasern ermöglicht die Integration von Nanosonden auf Basis einer flexible Wellenleiterplattform. Die Gruppe fokussiert sich einerseits auf das Einbringen von plasmonischen Nanopartikeln in verschiedenste mikrostrukturierte Fasern, um Krankheitserreger effektiv zu detektieren. Weiterhin werden plasmonische Nanosonden an Faserendflächen generiert, um das derzeitige Auflösungsvermögen der Nahfeldmikroskopie zu brechen.

 Hohlkernfasern

Hohlkernfasern repräsentieren eines der aktivsten Forschungsfelder im Bereich der Faseroptik. In der Gruppe werden dahingehend neue Konzepte wie Mantelmaterialien aus hochdichten Nanodrahtgittern (sog. „unbegrenzte“ Metamaterialien), Hohlkernfasern mit maßgeschneiderter Unordnung im Mantelbereich oder freistehende Nanodrahtgitter mit Defektkernen untersucht, welche aufgrund großer Kerndurchmesser insbesondere für die Spektroskopie und nichtlineare Lichtgeneration geeignet sind.

 

Die Gruppe ist angesiedelt am IPHT, welches innerhalb Europas eine einzigartige Infrastruktur zum Herstellen von nano- und mikrostrukturierten optischen Fasern und deren Charakterisierung besitzt. Die Gruppe ist weltweit vernetzt und besitzt enge Kooperationen zu Partnern an der lokalen Universität.

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