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Lichterzeugung und Lasertätigkeit in nanoporösen, farbstoffbeladenen Molekularsiebkompositen

Ben Mohammadi, Lhoucine :
Lichterzeugung und Lasertätigkeit in nanoporösen, farbstoffbeladenen Molekularsiebkompositen.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2005)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Lichterzeugung und Lasertätigkeit in nanoporösen, farbstoffbeladenen Molekularsiebkompositen
Language: German
Abstract:

Molekularsiebe sind kristalline Festkörper, die kristallographisch definierte Porenöffnungen im Nanometerbereich aufweisen. Durch den regulären Einbau von aktiven Farbstoffmolekülen oder Gastionen in das Porensystem der Molekularsiebmatrix, können neuartige optische Eigenschaften entstehen, die weder der Wirt noch der Gast vorher besitzen. Die erhaltenen Nanokompositmaterialien zeigen Laseremission, pyroelektrische, nichtlineare optische, sowie stark dichroitische und doppelbrechende Eigenschaften. Die folgende Arbeit befasst sich mit der optischen Charakterisierung einzelner Kompositkristalle. Mit Hilfe von Messmethoden wie Fluoreszenz-, Kathodoluminiszenz-, Transmissions-, Polarisations-Spektroskopie und zeitkorreliertes Einzelphotonenzählen konnten viele Fragen wie Beladungsgrad, Dynamik der Gastmoleküle innerhalb des Molekularsiebes, Wirt/Gast-Wechselwirkungen und Photostabilität geklärt werden. Durch die Vielfalt an Kombination von Gästen und Molekularsiebe, wurde eine neue Generation von Lasersystemen im Mikrometermaßstab realisiert. Die im Rahmen dieser Arbeit beschriebene Lasertätigkeit in AlPO4-5 und SAPO-5-Kompositen erfolgt in hexagonalen Ringresonatoren, in denen das erzeugte Licht durch totale interne Reflexion an den natürlichen Wachstumsflächen gefangen wird und den Resonator parallel zu den Wachstumsflächen an den Kristallecken verlässt. Anhand von Messungen an Resonatoren verschiedener Größe und Form, konnte eine Absenkung der Laserschwelle beobachtet werden. Dieser Effekt wird auf eine Reduktion der Modendichte bei kleiner werdendem Resonator zurückgeführt. Im weiteren Verlauf der Arbeit konnte anhand von Kopplungsexperimenten gezeigt werden, dass sich hexagonale Mikroresonatoren effektiv über ihre evaneszenten Felder koppeln lassen. Dies eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten für diese Materialklasse. Darüber hinaus unterstützen die experimentellen Resultate dieser Arbeit eine fundierte Überprüfung theoretischer Vorhersagen. Dies führt zu einem besseren Verständnis der Molekularen Dynamik in Wirt/Gast-Systeme.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Molecular sieves are crystalline solid state materials with crystallographically defined nanometer size pores. The regularly encapsulation of active dye molecules or guest ions in the pore system of the molecular sieve matrix, lead to the realization of new optical properties that neither the host, nor the guest possesses. The obtained nanocompound material shows laser activity, pyroelectric, nonlinear optical, strong dichroic and birefringent properties. The following work deals with the optical characterization of single compound crystals. With measurement methods like fluorescence-, cathodoluminescence-, transmission-, polarisation-spectroscopy and time correlated single photon counting (TCSPC) several questions like dye-concentration, the guest molecular dynamics in the molecular sieve, host/guest-interaction and photostability are cleared. The diversity of the host/guest-combination allows the realization of a new generation of laser systems on the micrometer scale. The described laseremission in AlPO4-5 and SAPO-5 compounds occurs in hexagonal ringresonators. The laser mode is confined by total internal reflection at the natural crystal faces and leaves the resonator at the crystal edges. Measurements on resonators of different sizes and shapes showed that the laser threshold scales with the resonator size. This effect is attributed to the reduction of the mode density at smaller resonators. In further course of this work was shown, that hexagonal microresonators efficiently with their evanescent field couple. This opens new perspectives for the application of the new material class. Moreover the results presented in the thesis provide the foundation for detailed analysis of experimental data to gain better understanding of the molecular dynamics in host-guest systems.English
Uncontrolled Keywords: Mikroresonator, Laseremission, Fluoreszenz, Farbstoffe, Photostabilität
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Mikroresonator, Laseremission, Fluoreszenz, Farbstoffe, PhotostabilitätGerman
Microresonator, laser emission, fluorescence, dyes, photostabilityEnglish
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:51
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000584
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5847
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Feile, Prof. Dr. Rudolf and Elsäßer, Prof. Dr. Wolfgang and Alber, Prof. Dr. Gernot
Advisors: Tschudi, Prof. Dr. Theo
Refereed: 2 May 2005
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/584
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