Mikro- und Nanostrukturierung von Lithiumniobat

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Umsetzung eines geeigneten Herstellungsverfahrens zur Realisierung von mikro- und nanooptischen Bauelementen in Lithiumniobat. Dazu wurde die Technik des verstärkten Ätzens nach Ionenbestrahlung (IBEE) verwendet. Diese Technik beruht auf der Schädigung der Kristallstruktur durch die Bestrahlung mit hochenergetischen Ionen und der anschließenden nasschemischen Entfernung der geschädigten Bereiche in einem Ätzbad. Die Herstellung von photonischen Kristallmembranen wurde durch die Kombination von vertikaler und lateraler Strukturierung, unter Verwendung einer Quarzglasmaske, durchgeführt. In diesen photonischen Kristallmembranen wurden Defektwellenleiter erzeugt und in diesen Wellenleitereigenschaften nachgewiesen. Es gelang in einem W7-Defektwellenleiter der Nachweis der Existenz eines Ministoppbandes bei einer Wellenlänge von 1562 nm. Die Position dieses Ministoppbandes ist in Einklang mit der aus der Simulation der Lichtausbreitung erhaltenen Position. Durch Mehrfachanwendung der IBEE-Technik wurden Rippenwellenleiter in einer Zink ausgetauschten Schicht mit einer nahezu idealen rechteckigen Geometrie realisiert. Die in dieser Arbeit entwickelte Technologie zur Strukturierung von Lithiumniobat stellt nach aktuellem Kenntnisstand die Technik mit der besten erreichbaren Strukturqualität dar. Mit der nun existierenden Technologie zur Herstellung von photonischen Kristallmembranen in Lithiumniobat ist, durch die lokale Variation des Lochdurchmessers oder der Lochperiode, der Bau eines optischen Resonators hoher Güte und damit die Realisierung eines optisch parametrischen Oszillators greifbar.