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Dr. Kim Lammers (AG Nolte) ist dem Anspruch – wissenschaftliches Neuland zu betreten - in ihrer Arbeit "Polarisation manipulation in femtosecond laser directly written waveguides in fused silica" Externer Linkin hervorragender Weise gerecht geworden.
Kernthema ihrer Promotion ist die präzisen Kontrolle der Lichtausbreitung in integriert-optischen Wellenleiterstrukturen. Dabei spielt die Polarisation eine wichtige Rolle, gerade wenn es um Anwendungen in der quantenbasierten Informationsübertragung geht.
Das Ziel der Dissertation von Kim Lammers war, Wellenleiter mit Hilfe ultrakurzer Laserpulse (Pulsdauern kürzer als der millionste Teil einer Millionstel Sekunde) in das Volumen von Gläsern einzuschreiben und dabei insbesondere die Polarisation zu kontrollieren. Sie konzentrierte sich dabei auf zwei unterschiedliche Konzepte.
Einerseits ging es um die lokale Implementierung künstlich doppelbrechender Strukturen, die aus sogenannten selbstorganisierten Nanogratings bestehen. Diese Nanogratings haben Perioden, die deutlich kleiner als die Laserwellenlänge sind. Dadurch wird die Isotropie des Glases gebrochen und das Licht, das sich durch diese Strukturen ausbreitet, erfährt eine Phasenänderung in Abhängigkeit vom Polarisationszustand. Die relative Ausrichtung der Nanogratings kann durch eine geeignete Wahl der Polarisation des Einschreiblasers bestimmt werden.
Der zweite von Kim Lammers verfolgte Ansatz basiert auf der Implementierung einer dünnen Flüssigkristallschicht – wie sie in Displays verwendet wird - in die Wellenleiter. Durch Anlegen einer Spannung werden die Flüssigkristallmoleküle neu ausgerichtet, wodurch sich der Polarisationszustand des Lichts ändert.
Grundlegende Voraussetzung für die Kontrolle von Polarisationseffekten mit den verfolgten Konzepten ist die Fähigkeit, polarisationsunabhängige Wellenleiter zu realisieren. Dies bedeutet, dass nicht nur die Doppelbrechung minimal ist, sondern auch die polarisationsabhängigen Verluste. Auch hierum hat sich Kim Lammers mit Hilfe innovativer Strahlformungsansätze gekümmert. Für ihre hervorragenden Ergebnisse wurde Dr. Kim Lammers mit dem Friedrich Hund Preis für Grundlagenforschung 2022 ausgezeichnet.
Martin Gebhardt (AG Limpert) erhielt den Preis für Angewandte Forschung für seine Dissertation über das Thema: „Power scaling of few-cycle short-wavelength infrared laser sources for nonlinear frequncy conversion“, die essentielle Beiträge zur Ultrakurzpulslaserphysik lieferte.
Ultrakurzpulslaser mit etwa 1 µm Emissionswellenlänge haben sich als essenzielles Werkzeug in der Grundlagenforschung etabliert und gewinnen auch in der Industrie stetig an Relevanz. Es gibt jedoch eine enorme Nachfrage nach neuen Parametern, z.B. kürzere Pulsdauern und höhere Leistungen aber auch neue Wellenlängen, um neue Anwendungsfelder zu erschließen. So kann die Erzeugung von hohen Gasharmonischen mit geeigneten Lasersystemen kohärente Strahlung bis zum Röntgenbereich bereitstellen. Gepaart mit interessanten zeitlichen Strukturen bietet dieser Spektralbereich ein enormes Applikationspotential in der Halbleitertechnologie und bei hochauflösenden Abbildungsverfahren bzw. Spektroskopie biologischer Proben.
In bemerkenswerter Art gelang Martin Gebhardt experimentelle Beobachtungen durch selbst entwickelte numerische Simulationen präzise zu beschreiben und somit ein äußerst tiefgreifendes Verständnis der zugrundeliegenden physikalischen Effekte zu erlangen. Mit der Demonstration mehrerer Durchschnittsleistungsweltrekorde bei Pulsdauern weniger optischer Zyklen und 2 µm Wellenlänge hat Herr Gebhardt eine neue Klasse von Lasersystemen etabliert und sich einen Namen auf diesem Gebiet der angewandten Forschung gemacht. In einem selbst konzipierten Experiment konnte er zeigen, wie sich die leistungstaugliche Kompression zu extrem kurzen, intensiven Laserpulsen geschickt mit der Erzeugung hoher Gasharmonischer in ein und demselben Wellenleiter kombinieren lässt. Das Resultat ist eine kompakte, faserintegrierte Quelle kohärenter Röntgenstrahlung. Die Resultate seiner Arbeit sind damit von außerordentlicher Relevanz, da sie erstmalig die Anwendung von skalierbaren Laserkonzepten in der kohärenten Röntgenerzeugung und Spektroskopie organischer Proben demonstrieren.
Untermauert wird die Leistung u.a. durch 6 Erstautorpublikationen in renommierten Fachjournalen, aber auch durch sein großes Engagement in der Lehre, Administration und Teamplay.
Seit 2019 fördert die Wilhelm und Else Heraeus StiftungExterner Link die Verleihung des Friedrich-Hund-Dissertationspreises durch die Physikalisch-Astronomische Fakultät. Mit dem Friedrich- Hund-Dissertationspreis werden Abschlussarbeiten ausgezeichnet, die sich durch herausragenden wissenschaftlichen Gehalt, besondere Originalität der Lösungen und exzellente Darstellung hervorheben. Der Preis erinnert an das Wirken von Friedrich Hund in Jena von 1946 bis 1951 und stellt besondere Arbeiten junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler öffentlich heraus.
