Durch seine geringe thermische Belastung bei der Bearbeitung ist der Femtosekundenlaser das ideale Werkzeug zur Bearbeitung von spröden und temperatursensitiven Materialien. Dazu gehört beispielsweise Blei-Magnesium-Niobat-Blei-Titanat (PMN-PT). Dieser piezoelektrische Kristall weist ungewöhnlich hohe dielektrische und piezoelektrische Eigenschaften auf.
Am Institut für Festkörperphysik an der Universität Linz wurde ein Piezo-Aktuator designt, der es ermöglicht durch Einbringung einer definierten Spannung die Energie von verschränkten Photonen, die von QDs emittiert werden, abzustimmen, ohne den Verschränkungsgrad der Photonenpaare zu beeinträchtigen. Dieser auf PMN-PT basierende Aktuator weist eine sternförmige Geometrie auf, die mit herkömmlichen Verfahren nur sehr schwer zu fertigen ist. Aus diesem Grund wurde am Resselzentrum ein fs-Laser- Schneidprozess zur Fertigung des Aktuators entwickelt. Dabei dürfen die piezoelektrischen Eigenschaften des Kristalls nicht beeinträchtigen werden. Des Weiteren müssen bestimmte Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit und Kantenqualität erfüllt werden. Dies verhindert Rissausbreitung bei angelegter Spannung bzw. ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit minimalen Abständen zwischen den Aktuatorarmen. 

Publikationen

Martín-Sánchez J., Trotta R., Piredda G., Schimpf C., Trevisi G. and Seravalli L. , Frigeri P. , Stroj S. , Lettner T. , Reindl M. , Wildmann J. S. , Edlinger J. , Rastelli A. “Reversible Control of In-Plane Elastic Stress Tensor in Nanomembranes”, Advanced Optical Materials, Doi: 10.1002/adom.201500779

Trotta R., Martín-Sánchez J., Wildmann J. S., Piredda G., Reindl M., Schimpf C., Zallo E., Stroj S., Edlinger J. and Rastelli A. “Wavelength-tunable sources of entangled photons interfaced with atomic vapours” Nat. Comm. ,15, 10375 (2016). Doi:10.1038/ncomms10375

G. Piredda, S. Stroj, D. Ziss, J. Stangl, R. Trotta, J. Martin-Sanchez, and A. Rastelli „Micromachining of PMN-PT crystals with ultrashort laser pulses” Arxiv:1811.12287 (2018) 

Piezoaktutatoren

Schematische Darstellung des Aktuators. Durch Anlegen einer definierten Verspannung im GaAs-Substrat kann die Energie des verschränkten Photonenpaares welches durch den Quantenpunkt emittiert wird verändert werden. 

Mikroskopaufnahme des PMN-PT Aktuators nach dem Laserschneidprozess. Bild rechts: Mikroskopaufnahme des PMN-PT Aktuators nach dem Laserschneidprozess.