Laser-Induzierte Periodische Oberflächenstrukturen (LIPSS) weisen ein breites Anwendungsspektrum auf. Nach wie vor existiert jedoch kein einheitlicher mathematischer Formalismus für diverse metallische und transient-metallische Materialien, um die Entstehungsprozesse von LIPSS zu beschreiben. Dafür gab das Max-Born-Institut Berlin den Auftrag, ein Hilfsmittel zu entwerfen, das es ermöglicht, eigene zeitaufgelöste Aussagen über den Ursprung der LIPSS zu liefern. Im Rahmen dieser Ausarbeitung wurde daher ein optischer Pump-Probe-Versuchsaufbau entwickelt und mittels der Intensitätsauto- sowie Kreuzkorrelation feinjustiert. Dieses Experiment vermag, durch Erzeugung der zweiten Harmonischen, Beugungsstrukturen bis 320 nm, bei einer Zeitauflösung von 120 fs, räumlich als auch zeitlich aufzulösen und reizt damit die technischen Möglichkeiten des vorhandenen Pulslasers aus.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Strategie
- Orientierung
- Theoretische Grundlagen
- Oberflächenplasmonen
- Anregen von Oberflächenplasmonen
- Dispersionsrelation für Photonen
- Dispersionsrelation für Oberflächenplasmonen
- Otto- und Kretschmann-Konfiguration
- Oberflächenmodifikation
- Konzeptentwicklung
- Konzeptumsetzung
- Leitmodell
- Zeitliches Justieren der Pulse
- Intensitätsautokorrelation
- Kreuzkorrelation
- Schlussfolgerung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, die Entstehung laser-induzierter periodischer Oberflächenstrukturen (LIPSS) genauer zu verstehen, insbesondere durch zeitaufgelöste Messungen der beteiligten Oberflächenplasmonen.
- Entwicklung eines Messplatzes zur optischen Charakterisierung der Entstehungsmechanismen von LIPSS
- Anregung von Oberflächenplasmonen durch laserinduzierte Oberflächenmodifikation
- Anwendbarkeit der Pump-and-Probe-Technik für die Analyse der LIPSS-Bildung
- Zeitaufgelöste Messungen der Plasmonendynamik im Femtosekundenbereich
- Optimierung der spektralen Auflösung des Messaufbaus durch Frequenzverdopplung
Zusammenfassung der Kapitel
- Einführung: Der Text erläutert die Entstehung und Eigenschaften von LIPSS, die Anwendungsmöglichkeiten dieser Oberflächenstrukturen und die Herausforderungen bei der Beschreibung der zugehörigen physikalischen Prozesse.
- Strategie: Es werden die theoretischen Grundlagen der Oberflächenplasmonen-Anregung und die prinzipiellen Konzepte des entwickelten Versuchsaufbaus vorgestellt. Der Fokus liegt dabei auf der Erläuterung der notwendigen Schritte zur Anregung von Oberflächenplasmonen an einer nicht ideal glatten Oberfläche.
- Konzeptumsetzung: Das Kapitel erläutert das Leitmodell des Pump-and-Probe-Setups und die zugehörigen Justierungsschritte. Besonderes Augenmerk wird auf die zeitliche Feinjustierung der Pulse mittels Auto- und Kreuzkorrelation gelegt.
Schlüsselwörter
Laser-induzierte periodische Oberflächenstrukturen (LIPSS), Oberflächenplasmonen, Pump-and-Probe-Technik, Femtosekunden-Laser, Frequenzverdopplung, Zeitaufgelösung, Oberflächenmodifikation, Halbleiter, Metalle.
- Citar trabajo
- Master of Engineering in Photonics Robin Wehner (Autor), 2016, Entwicklung eines Messplatzes zur optischen Charakterisierung der Entstehungsmechanismen von LIPSS, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/345327
