Nanostrukturen kleiner als Laser-Wellenlänge - Photonik

Nanostrukturen kleiner als Laser-Wellenlänge

Mit angepassten Laser-Impulsen ist es möglich, Löcher in Quarzglas zu bohren, die kleiner als der Brennpunkt des verwendeten Lasers sind. Dies könnte für die Entwicklung winziger optischer Filter genauso relevant werden wie in der Nano-Chirurgie.

Bild: Uni Kassel
Kurze Laserimpulse, die in zeitliche Airy-Impulse umgeformt und dann auf eine Quarzglasprobe fokussiert... mehr...

Die Herstellung von Nanostrukturen ist trotz verschiedener Techniken nach wie vor eine Herausforderung. Ein gängiger Weg, um Strukturen in ein Substrat zu schrei­ben, ist es, unerwünschtes Material mit Hilfe eines hochintensiven Lasers zu verdampfen. Allerdings interagieren diese Laser mit der Oberfläche der meisten Materialen. Noch wichtiger: Die Wellenlänge des Lasers gibt den minimalen Brennpunkt und damit die Größe der geprägten Strukturen vor. Für sichtbares Licht liegt diese Wellenlänge bei 400 bis 800 Nanometern – zu groß für mögliche Anwendungen wie z. B. Computer-Komponenten.

Wissenschaftlern des Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology (CINSaT) der Universität Kassel ist es nun gelungen, Nano-Löcher in Quarzglas zu bohren, die einen Durchmesser von weniger als 250 Nanometer bei einer Wellenlänge von 800 Nanometern haben. Dabei weisen diese Löcher eine Tiefe von bis zu sieben Mikrometern auf – ein Größenverhältnis, das bei derart kleinen Strukturen auf anderem Wege kaum zu erreichen ist.

Die Forschungsgruppe um Prof. Dr. Thomas Baumert und Prof. Dr. Hartmut Hillmer nutzte Laserimpulse, die etwa eine Billionstel Sekunde lang sind. Zusätzlich verformten sie den kurzen Laserimpuls, um sogenannte „zeitliche Airy-Impulse“ zu erreichen, die auf die Probe treffen. Dabei wird der Impuls produziert, der eine optimale Zeitstruktur aufweist, um möglichst viel Energie in das Material einzubringen.

Dieser Mechanismus umgeht auch das Problem, dass die meisten Impulse schon an der Oberfläche des Materials absorbiert werden. Stattdessen entstehen durch gezielte Stimulation des Materials tiefe und schmale Kanäle.

Originalveröffentlichung:
[N. Götte, T. Winkler, T. Meinl, T. Kusserow, B. Zielinski, C. Sarpe, A. Senftleben, H. Hillmer, T. Baumert, Temporal Airy pulses for controlled high aspect ratio nanomachining of dielectrics, Optica Vol. 3 Issue 4, 2016, DOI: 10.1364/OPTICA.3.000389]

www.uni-kassel.de

 
© photonik.de 2017
Alle Rechte vorbehalten

XING

Folgen Sie PHOTONIK auch auf XING

Aktuelle Ausgabe
Cover
Ausgabe 04/2017

Aktuelle Ausgabe BioPhotonik

BioPhotonik 01/2017

Weitere Titel

Photonik ist Fachorgan für:

Termine

04.10.2017 - 05.10.2017
Praxisnahe Einblicke in CMOS-Sensoren
Details »
09.10.2017 - 11.10.2017
Weiterbildung Optik

Modul Optiktechnologie

Details »
11.10.2017 - 12.10.2017
PHOTONEX 2017
Details »
11.10.2017 - 12.10.2017
Vision UK

PHOTONEX 2017

Details »
16.10.2017 - 17.10.2017
Weiterbildung Optik

Modul Dünne Schichten für die Optik

Details »