09.04.2025

Femtosekundenlasersystem zur Erzeugung von Mikro- und Nanostrukturen für optische Quantentechnologien

Mit den intensiven Lichtpulsen eines Femtosekundenlasers können transparente Materialien für optische Systeme mikrostrukturiert werden. Damit können optische Funktionsbauteile realisiert werden, die für die Anwendung optischer Quantentechnologien benötigt werden.

Schreiben mittels fs-Laser von Fehlstellen (vacancy) als optisch adressierbare Quantensysteme in Diamant. Bild: Lucas Kirchbach

Projektdaten

Laufzeit	/
Forschungsschwerpunkt	Materialien & Produktionstechnik
Projektleitung	Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Engelbrecht Institut Polymer Optical Fiber Application Center Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik
Projektpartner	Prof. Dr. rer.nat. Andreas Stute Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik, Angewandte Mathematik, Physik und Allgemeinwissenschaften AG Optische Quantentechnologien Prof. Dr. sc. nat. Bernd Braun Fakultät Angewandte Mathematik, Physik und Allgemeinwissenschaften AG Kurzpulslaser
Fördergeber	Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beschreibung

Für laufende und beantragte Projekte dreier Arbeitsgruppen mit internen und externen Kollaborationspartnern soll an der TH Nürnberg ein regenerativ verstärktes Femtosekundenlasersystem (fs-laser) angeschafft werden, mit dem Prozesse und Strukturen für optische Quantentechnologien, faseroptische Sensoren, Faserlaser bei spezifischen Wellenlängen sowie innovative optische Mikro- und Nanosysteme realisiert werden sollen.

Beispiele sind:

- Deterministische Erzeugung von Fehlstellen in Kristallen wie Diamant (Nitrogen Vacancy
Center, NV) oder in Wide-Bandgap Halbleitermaterialien (z.B. SiC) zur Realisierung
lokalisierter optisch adressierbarer Qubits,

- Hochpräzise Oberflächen-Mikrostrukturierung von Materialien und Systemen mit
optischer Funktionalität zur Lichtführung und Verteilung z.B. in optischen Quantensystemen,

- Schreiben von Brechzahlmodifikationen in das Volumen von transparenten Materialien
zur Realisierung von Wellenleitern und optischen Filtern, z.B. Faser-Bragg-Gitter,
zur Lichtführung, Filterung und Erzeugung, z.B. für optische Quantensysteme.

Ziel der damit geplanten Forschungsarbeiten ist es, optische Komponenten und photonische Kopplungselemente als „Enabling Technologies“ für Komponenten von leistungsfähigen Quantencomputern, hochsensiblen Quantensensoren und abhörsicheren Kommunikationssystemen zu entwickeln.