Nanostrukturierung von dielektrischen Materialien für Anwendungen in der Photonik

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Dielektrische photonische Kristalle ermöglichen die gezielte Manipulation der Lichtausbreitungsrichtung und sind aufgrund ihrer breiten spektralen Transparenz in der Optik und Photonik von großem Interesse. Periodische Strukturen mit variierenden Brechungsindizes können in mehreren Dimensionen realisiert werden, von einfachen 1D-Systemen wie DBR-Spiegeln bis hin zu komplexen 3D-Systemen. Die Herstellung solcher Strukturen wird jedoch mit zunehmender Dimension komplexer. Konventionelle Methoden wie Elektronen- und Ionenstrahllithographie führen zu starken Aufladungseffekten im Dielektrikum, was den Aufwand und die Prozesszeiten erheblich erhöht. Diese Arbeit konzentriert sich auf eine innovative Methode, die zeitlich geformte Femtosekundenlaserpulse nutzt, um diese Problematik zu umgehen. Die neuartige Herstellungsmethode wird mit traditionellen Verfahren verglichen, wobei ein Fanofilter als Vergleichsstruktur dient. Es werden verschiedene Tiefenprofile mit Durchmessern von 400 nm bis 1200 nm und Tiefen von über 8 µm realisiert, was Aspektverhältnisse von bis zu 17 ermöglicht. Die entstandenen tiefen Kanäle im Substrat erreichen im Durchschnitt einen Durchmesser von weniger als 300 nm. Die Charakterisierung erfolgt hauptsächlich durch Querschnittsanalyse mittels Ionenfeinstrahlanlage und die spektrale Analyse eines polarisationsselektiven InP-Filters.