Forschungsschwerpunkt „Hybride Numerische Optik“ - Photonik

Forschungsschwerpunkt „Hybride Numerische Optik“

Mit drei Teilprojekten ist das Laser Zentrum Hannover (LZH) am neuen Schwerpunkt „Hybride Numerische Optik“ des Hannoverschen Zentrums für Optische Technologien beteiligt.

Bild: LZH
Ein Laserstrahl soll in eine strömende Fluidsäule aus Kern- und Mantelfluid eingekoppelt werden

Das LZH arbeitet in dem neuen Kompetenzzentrum für optische Simulation an drei Teilprojekten zu den Themen Hochleistungs-Glasfaserverstärker, dielektrische Schichten und Lichtleitung in Fluidsäulen. Der Schwerpunkt wird bis Herbst 2018 durch das „Niedersächsische Vorab“ mit knapp einer Million Euro unterstützt.

Im Teilprojekt „Dynamische Lichtpropagation in Hochleistungs-Glasfaserverstärkern“ soll die Laserleistungen von kontinuierlich emittierenden und gepulsten Systemen erhöht werden. Hierzu steht die Untersuchung leistungsabhängiger Effekte in optischen Fasern im Mittelpunkt. Zurzeit wird die maximal nutzbare Ausgangsleistung von Hochleistungsfasersystemen durch sogenannte transversale Modeninstabilitäten (TMI) begrenzt. Dabei beginnt das Strahlprofil des Lasers oberhalb einer Leistungsschwelle plötzlich zu fluktuieren. Anhand eines Simulationsmodell sollen die Interaktionen und Prozesse in den Faserverstärkern genauer untersucht und dadurch TMI besser verstanden werden. Als weiteres spitzenleistungsabhängiges Phänomen soll auch die Auswirkung der Kerr-Nichtlinearität auf die Pulspropagation in Faserschmelzkopplern untersucht werden.

Das Teilprojekt „Strukturelle und optische Eigenschaften dielektrischer Schichten“ beschäftigt sich mit der Kombination unterschiedlicher Simulationstechniken, um Beschichtungsprozesse zu optimieren. Dabei wollen die Wissenschaftler/-innen verstehen, wie die Schichteigenschaften und das Zerstörverhalten von den Beschichtungsparametern beeinflusst werden. Dazu kombinieren sie ein klassisches Wachstumsmodell mit quantenmechanischen Simulationstechniken. So können sie sowohl die strukturellen als auch optischen und elektronischen Eigenschaften der gewachsenen Schichtstrukturen bestimmen.

Im Teilprojekt „Simulation der Lichtleiteigenschaften in koaxial strömenden Fluidpaaren mittels wellenoptischer Lichtpropagation in fluiddynamisch und thermisch aufgeprägten Brechungsindexverteilungen“ wird die Strahlführung in strömenden Flüssigkeiten simuliert. Dazu wollen die Forscher die Lichtausbreitung in flüssigen oder gasförmigen Lichtwellenleitern mit einem hybriden Ansatz vorhersagen. Sie simulieren zum einen eine strömende Fluidsäule am Beispiel eines Zwei-Fluid-Systems. Zum anderen untersuchen sie die Ausbreitung des Lichts in dieser Fluidsäule. Die Verknüpfung dieser beiden Methoden steht dabei im Vordergrund des Teilprojekts. Anwendung finden kann der flüssigkeitsgeführte Laserstrahl z. B. in der Lasermaterialbearbeitung.

www.lzh.de

 
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