Bösemann, Anja: Untersuchung optisch aktiver Schichten zur Beschichtung von optischen Mikrokavitäten

Abstract in German:

Optische Mikrokavitäten beschränken Licht auf ein definiertes Volumen. Die Betrachtung optischer Mikrokavitäten findet beispielsweise im Bereich der Flüstergaleriemoden-Resonatoren ein großes Forschungspotential. Dafür werden zirkulare Mikroresonatoren verwendet die das Licht unter Ausnutzung der Totalreflexion an den Resonatorwänden führen. Bestimmte Deformationen der zirkularen Struktur dieser Resonatoren ermöglichen die Erzeugung stark gerichteter Fernfelder. Zur Anregung der Resonatormoden können optisch aktive Medien genutzt werden. Diese bieten die Möglichkeit, Licht direkt am Resonator durch Fluoreszenz zu erzeugen. Als optisch aktive Medien werden Laserfarbstoffe verwendet, die in Hybridpolymerschichten integriert werden. Die zentrale Frage der vorliegenden Arbeit ist die Integrationsfähigkeit ausgewählter Laserfarbstoffe in optischen Mikroresonatoren mit Hilfe eines Mikrosystem (engl. micro-electro-mechanical systems) (MEMS)-Fertigungsprozesses. Daraus ergeben sich die Teilfragen nach der Auswahl geeigneter Laserfarbstoffe, der Optimierung eines Herstellungsprozesses und der Charakterisierung der hergestellten Mikroresonatoren. Dazu wird die Absorption und Emission unterschiedlicher Laserfarbstoffe in verschiedenen Lösungsmitteln mit Hilfe eines UV-Vis- und Fluoereszenzspektrometers spektral untersucht. Propylenglykolmonomethylacetat (PGMEA) zeigt dabei ähnliche Ergebnisse wie das übli-cherweise verwendete Ethanol. Unter Nutzung der statistischen Versuchsplanung (DoE) wird ein Screening-Versuch zur Bewertung des Einflusses ausgewählter Parameter auf den Herstel-lungsprozess durchgeführt. Im Rahmen dieses Screening-Versuchs werden bereits deformierte optische Mikroresonatoren erzeugt, in welchen eine optische Schicht das Resonatormedium bildet. Die bei einer Dosis von 500 mJ/cm 2 belichteten Strukturen zeigen dabei die höchste Auflösung. Die Ergebnisse des Screening-Versuchs werden zur Beschichtung optischer Mikroresonatoren aus Siliziumdioxid mit einem optisch aktiven Medium angewandt. Das Vorgehen zur Charakterisierung der realisierten Mikrokavitäten wird diskutiert.