IRWellenleiter

IR-Wellenleiter, auch Infrarot-Wellenleiter, bezeichnen Strukturen, die infrarote elektromagnetische Strahlung über längere Strecken leiten, indem sie die Strahlung im Kern gegen den Mantel einschließen. Das Leitprinzip beruht meist auf Totalreflexion bei einem Kern mit höherem Brechungsindex als dem Mantel.

Spektralbereich: Infrarot erstreckt sich grob von 0,75 Mikrometern bis über 20 Mikrometern. Praktisch werden Anwendungen im nahen Infrarot (ca. 0,75–2 μm) bis ins mittlere Infrarot (2–5 μm) genutzt. Dielektrische Glasfasern arbeiten vor allem im nahen IR, während spezielle Gläser auch im mittleren IR gute Transparenz zeigen.

Typen: Die häufigste Form ist der dielektrische Faserleitpfad mit Kern und Mantel, der über Totalreflexion das Licht führt. Planare oder integrierte Wellenleiter nutzen Dünnschicht- oder Schichtstrukturen auf Substraten wie Silizium oder Siliziumnitride und eignen sich für kompakte optische Schaltungen. Hohlkern-Wellenleiter, etwa Photonic-Bandgap- oder Antiresonanz-Fasern, ermöglichen in bestimmten Bereichen geringe Materialabsorption, sind technischer anspruchsvoller.

Materialien: Silica (Glasfaser) eignet sich gut für nahes IR; für das mittlere IR kommen Chalcogenid- und Fluoridgläser zum Einsatz. Silizium- bzw. Siliziumnitride-basierte Wellenleiter werden in der integrierten Photonik genutzt. Für sehr langwelliges IR werden zudem spezialisierte Materialien erforscht.

Anwendungen: Telekommunikation in IR-Bereichen, Spektroskopie und Gassensorik, Infrarotbildgebung, Umwelt- und Prozessüberwachung sowie medizinische und industrielle Anwendungen.