Thorsten Albert Goebel erhält Promotionspreis der Dr.-Ing. Siegfried Werth Stiftung

Thorsten Albert Goebel wurde mit dem Promotionspreis der Dr.-Ing. Siegfried Werth Stiftung für die beste Dissertation auf dem Gebiet der optischen Messtechnik ausgezeichnet.

Dr. Goebel promovierte unter der Betreuung von Prof. Dr. Stefan Nolte zum Thema "Femtosekundenpuls-geschriebene Faser-Bragg-Gitter als Mehrkanal-Filter". In seiner beeindruckenden Arbeit gelangen ihm entscheidende Fortschritte im Bereich der Faser-Bragg-Gitter für optische Filter und Sensoren für Mehrkernfasern. Die Anwendungsgebiete sind weit - schmalbandige und verlustarme optische Filter für die Sensorik, Spektroskopie bis zur Astronomie.

Bahnbrechende Ergebnisse

Ausgangspunkt seiner Forschungen war die Entwicklung eines Simulationstools zu Berechnung und Optimierung komplexer Gitterstrukturen, mit denen multiresonante Faser-Bragg-Gitter realisiert werden können. Die Ergebnisse zeigten, dass die komplexen Gitterstrukturen der sogenannten aperiodischen Faser-Bragg-Gitter schwerlich mit der etablierten Phasenmaskentechnik umsetzbar sind und aktuell diese Herausforderungen noch nicht endgültig gelöst werden konnten. Auch eine entwickelte hochkomplexe Phasenmaske brachte nicht die gewünschten Resultate innerhalb der Faser aufgrund der Beugungseffekte kleiner Strukturen. Gemeinsam mit der Forschungsgruppe um Herrn Prof. Alexander Fuerbach von der Macquarie University in Sydney, Australien konnte aber ein Lösungsansatz mittels direkten Einschreibeverfahrens entwickelt werden. Damit waren die Grundlagen geschaffen, erfolgreich einen optimierten Aufbau für das Einschreiben von komplexen multiresonanten Faser-Bragg-Gitter mit bis zu 20 Resonanzen zu realisieren. Als nächsten Schritt stellte er sich der Herausforderung, die Abschattungseffekte durch die Faserkerne zu überwinden, um auch in mehrkernigen Fasern Faser-Bragg-Gitter einschreiben zu können. Dr. Goebel löste diese Herausforderung durch einen hochpräzise rotierenden Einschreibeprozess sowie einem neuartigen Mehrkernfaserdesign, welches gemeinsam mit dem Fraunhofer IOF entwickelt wurde.

Herrn Goebel gelang mit der Kombination aus dem neuartigen Einschreibeverfahren und dem angepassten Faserdesgin die Realisierung eines über alle Kerne überlappenden Filters. Dies war somit die erste experimentelle Demonstration eines gezielten Faser-Bragg-Gitter-Filters in einer 12-Kernfaser. Damit betrat Thorsten Goebel wissenschaftliches Neuland, da durch die Überwindung der bisherigen Einschränkungen zukünftig neue Spektralbereiche für optische Filter und Sensoren erschlossen werden können, was neue spektroskopische und Sensor-Anwendungen ermöglicht. Herr Goebel leistete mit seinen Forschungsarbeiten einen entscheidenden Beitrag zur verlustarmen spektralen Filterung in verschiedenen Anwendungsszenarien. Insbesondere für die Spektroskopie und 3D-Fasersensorik konnten wichtige Meilensteine erreicht werden und zukünftige Anwendungen unter realen Bedingungen sind denkbar.

Ausgezeichnete Leistungen

Während seiner Promotion veröffentlichte Goebel 13 Publikationen, meldete zwei Patente an (wovon eines bereits erteilt wurde) und absolvierte einen Forschungsaufenthalt in Australien. Seine hervorragende wissenschaftliche Arbeit wurde bereits mit dem "2018 Best Student Presentation Award" der SPIE Photonics West ausgezeichnet.

Prof. Dr. Andreas Tünnermann lobt Goebels "hervorragende Kenntnisse der Faseroptik" und seine "äußerst zielorientierte und konsequente" Arbeitsweise. Die Verleihung des Promotionspreises im Rahmen des Alumni-Tages der Astronomisch-Physikalischen Fakultät am 07.06.2024 würdigt Goebels "entscheidenden Beitrag zur verlustarmen spektralen Filterung in verschiedenen Anwendungsszenarien".

Visionäre Motivation und Zukunftsaussichten

Thorsten Goebels Faszination für die Astronomie war eine treibende Kraft hinter seiner Forschungsarbeit. Inspiriert von der Erforschung weit entfernter Sterne und Planeten, konzentrierte er sich auf den nahinfraroten Spektralbereich um 1500 nm, wo die Signaturen stark rotverschobener Sterne und Exoplaneten zu finden sind. Eine der größten Herausforderungen in diesem Bereich ist die Emission von angeregten OH-Radikalen in der Erdatmosphäre, die die Beobachtung der eigentlichen Signale erschwert.

Das Ziel von Goebels Arbeit war es, Filter zu entwickeln, die sehr selektiv die OH-Linien unterdrücken und das restliche Licht durchlassen. Diese Filterfunktion sollte in die Fasern integriert werden, da die Teleskopsignale in der Regel sowieso in Fasern eingekoppelt werden. Um nun viele Linien zu unterdrücken, wählte Thorsten Goebel ein aperiodisches Brechzahlmuster und entwickelte dafür die oben beschriebene Methode zum Pikometer-genauen Einschreiben in die Kerne von speziellen Glasfasern.

Ein erster Einsatz der Filter an einem Teleskop ist für das Ende des Jahres geplant, was die praktischen Anwendungen seiner Arbeit unterstreicht. Mit seiner herausragenden Arbeit hat Thorsten Goebel besondere Beiträge im Bereich einer extrem anspruchsvollen Messtechnik geliefert und ist damit ein würdiger und passender Preisträger des diesjährigen Siegfried Werth Preises.

Herzlichen Glückwunsch Thorsten zu dieser Leistung!