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Projekt laufend

ElOpGla

Entwicklung elektro-optischer Glaskeramiken mit hohem Pockelseffekt für den Einsatz in plasmonischen Anwendungen

Thema Photonik für die Produktion

Fördermaßnahme Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro)

Projektlaufzeit 01.01.2026 - 31.12.2028

Projektvolumen 588891

Förderquote zu 100 % durch das BMFTR gefördert

Wissenschaftler vor Salzschmelze
Fraunhofer ISC

Dr. Kilo beim Bestücken einer AgNO3/NaNO3-Salzschmelze

Beschreibung

Motivation 

Die fortschreitende Entwicklung in der Informationstechnologie erfordert immer leistungsfähigere Komponenten, die große Datenmengen mit hohen Übertragungsraten und minimaler Latenz verarbeiten können. Plasmonische Strukturen in elektro-optischen Modulatoren bieten ein vielversprechendes Konzept, da sie hohe Übertragungsraten mit einer drastischen Miniaturisierung und einem reduziertem Energieverbrauch kombinieren. Um diese Strukturen effektiv zu nutzen, müssen sie in hoch-nichtlineare Materialien eingebettet werden. Prinzipiell geeignete organische Materialien zeigen jedoch thermische Stabilitätsprobleme bei Temperaturen über 120 °C.

Ziele und Vorgehen

Bei der Entwicklung stabiler hoch-nichtlinearer elektrooptischer Materialien wird auf anorganische Glaskeramiken, die Temperaturen bis mindestens 250 °C standhalten, gesetzt. Hohe Nichtlinearitäten werden durch [NbO6]- und [TaO6]-Oktaeder erzielt. Eine kontrollierte Oberflächenkristallisation soll deren isotrope Ausrichtung im Glas in eine geometrisch ausgerichtete Glaskeramik transformieren. Mittels Silber-Alkali-Ionenaustausch wird der Redoxzustand an der Glasoberfläche modifiziert und so eine gezielte Oberflächenkristallisation induziert. Die dadurch erhaltene Vorzugsrichtung führt zu einem hoch-nichtlinearen elektrooptischen Kompositmaterial, welches mit plasmonischer Funktionalität versehen werden soll. Ziel ist ein besonders hoher Pockelskoeffizient, der dem Wert von 120 pm/V (KNbO3) möglichst nah kommen soll.

Innovation und Perspektiven

Die Eignung der Glaskeramiken zur elektrooptischen Lichtmodulation soll anhand von Phasenschiebung gezeigt werden. Als Demonstrator wird je ein Phasenschieber sowohl ohne plasmonisches Design als auch mit plasmonischem Design aufgebaut. Eine umfassende optische und elektrooptische Charakterisierung der anisotropen Glaskeramiken soll die Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit der neuen Materialien evaluieren.

Koordinierender Projektpartner

Klaus-Dieter Schicke

E-Mail: klaus-dieter.schicke@isc.fraunhofer.de

Projektpartner
Weitere Infos
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