Sie befinden Sich nicht im Netzwerk der Universität Paderborn. Der Zugriff auf elektronische Ressourcen ist gegebenenfalls nur via VPN oder Shibboleth (DFN-AAI) möglich. mehr Informationen...
Periodically poled waveguides in potassium titanyl phosphate : from technology development to applications
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2019
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 07.03.2019
ger: Die integrierte Quantenoptik ist ein aufstrebendes Forschungsfeld, das skalierbare Ansätze für neue Anwendungen wie die Quantensimulation bietet. Die Basis für alle Anwendungen der Quantenoptik sind die integrierten Bauelemente, die höchste Probenqualität aufweisen müssen. In dieser Arbeit wurde eine neuartige Technologie zur Herstellung maßgeschneiderter, periodisch gepolter Wellenleiter aus Kaliumtitanylphosphat (KTP) entwickelt und etabliert, ein Material, das aufgrund seiner einzigartigen Dispersionseigenschaften von großem Interesse ist aber gleichzeitig eine besondere Herausforderung an die Herstellung stellt. Es wurden detaillierte Untersuchungen zu den Eigenschaften von KTP durchgeführt. Diese Ergebnisse erlaubten es, die durch elektrische Felder erzeugte Domäneninversion und durch Kalium-Rubidium ausgetauschte Wellenleiter zu kombinieren, um die Herstellung periodisch gepolter KTP-Wellenleiter zu ermöglichen. Des Weiteren konnte eine Beschichtungstechnologie etabliert werden, die die Abscheidung dielektrischer optischer Beschichtungen auf Wellenleiter und Substraten ermöglicht. Die Beschichtungen basieren auf Sauerstoffionen-unterstützter Elektronenstrahlverdampfung und integrierter Breitbandüberwachung. Es konnten maßgeschneiderte multifunktionale Beschichtungen hergestellt werden. Unter Verwendung der neuen Technologien wurden zwei neuartige Bauelemente für die Frequenzkonversion zwischen UV- und sichtbaren Wellenlängen realisiert: periodisch gepolte KTP Rippen- und Kanalwellenleiter. Beide Bauelemente zeigen sowohl in der Erzeugung der zweiten Harmonischen als auch der parametrischen Fluoreszenz einen hohen Wirkungsgrad. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden dazu beitragen, das Gebiet der integrierten Quantenoptik voranzubringen, indem wichtige Fortschritte in der Technologie erzielt werden.
eng: Integrated quantum optics is an emerging research field that offers scalable approaches towardsexciting new applications such as quantum simulation. The basis for all integrated quantumoptics applications is, obviously, the integrated devices, which must exhibit supreme samplequality and replicability.In this thesis, we developed and established a novel technology for the fabrication of tailored,periodically poled waveguides in potassium titanyl phosphate (KTP), a material that is of highinterest due to its unique dispersion properties and, at the same time, exquisitely challengingfor fabrication. We conducted detailed studies of the properties of KTP, which led to a betterunderstanding of the material behaviour during the manufacturing. These results allowed us tofuse electric field-enhanced domain inversion and potassium-rubidium-exchanged waveguidesto enable the production of periodically poled KTP waveguides.We further established a coating technology, which facilitates the deposition of engineered dielectriccoatings on waveguide end facets and other substrates. The coatings are based onoxygen ion assisted electron beam evaporation and integrated broadband monitoring, and wedemonstrate tailored, multifunctional coatings.We used the new technologies to realise two new devices for frequency conversion between UVand visible wavelengths: periodically poled KTP ridge and channel waveguides. Both deviceswere thoroughly characterised, and we demonstrated both second harmonic generation and parametricdown-conversion with high efficiencies. The results of our thesis will help to advancethe field of integrated quantum optics by providing important progress in the technology, whichlies at the heart of all applications.