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Prof. Dr. rer. nat. habil. Stefan Sinzinger

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Veröffentlichungen

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Erstellt: Tue, 27 Oct 2020 23:08:38 +0100 in 0.0719 sec


Behrens, Arne; Bosch, Martí; Feßer, Patrick; Hentschel, Martina; Sinzinger, Stefan;
Fabrication and characterization of deformed microdisk cavities in silicon dioxide with high Q-factor. - In: Applied optics. - Washington, DC : Optical Soc. of America, ISSN 2155-3165, Bd. 59 (2020), 26, S. 7893-7899

We demonstrate the excitation and characterization of whispering gallery modes in a deformed optical microcavity. To fabricate deformed microdisk microresonators we established a fabrication process relying on dry plasma etching tools for many degrees of freedom and a shape-accurate morphology. This approach allowed us to fabricate resonators of different sizes with a controlled sidewall angle and underetching in large quantities with reproducible properties such as a surface roughness RQ ≤ 2nm. The excitation and characterization of these modes were achieved by using a state-of-the-art tapered fiber coupling setup with a narrow linewidth tunable laser source. The conducted measurements in shortegg resonators showed at least two modes within a spectral range of about 237 pm. The highest Q-factors measured were in the range of 105. Wave optical eigenmode and frequency domain simulations were conducted that could partially reproduce the observed behavior and therefore allow us to compare the experimental results.



https://doi.org/10.1364/AO.398108
Kreismann, Jakob; Kim, Jaewon; Bosch, Martí; Hein, Matthias; Sinzinger, Stefan; Hentschel, Martina;
Super-directional light emission and emission reversal from micro cavity arrays. - In: DPG-Frühjahrstagung (DPG Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM) together with the DPG Division Environmental Physics and the Working Groups Accelerator Physics; Equal Opportunities; Energy; Industry and Business; Physics, Modern IT and Artificial Intelligence, Young DPG. - Bad Honnef : Deutsche Physikalische Gesellschaft, (2020), KFM 7.1

Wüster, Julian; Feßer, Patrick; Behrens, Arne; Sinzinger, Stefan;
Resonant diffraction gratings with polarization-dependent efficiencies. - In: EOS Annual Meeting (EOSAM 2020) : Porto, Portugal, September 7-11, 2020.. - Les Ulis : EDP Sciences, Bd. 238 (2020), 05002, S. 1-2

Subwavelength-structures with different fill factors in the lateral dimensions result in unique phase shifts for the different polarization states of transmitted light.By using this additional degree of freedom for diffractive optical elements, we yield additional functionalities for compact optical systems with DOEs. As a fully operable example we present a binary subwavelength-grating which acts as a polarizing beamsplitter for TE- and TM-polarization over a wide range of incidence angles. We show our design approach, the manufacturing process with Soft-UV-Nanoimprint-Technology, as well as experimental results. We will also lay out possibilities for the design and application of multilevel polarization-functionalized gratings.



https://doi.org/10.1051/epjconf/202023805002
Cao, Xinrui;
Innovative Beleuchtung für neuartige Abbildungs- und Lithographiesysteme. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (vi, 128 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

In dieser Arbeit werden innovative Beleuchtungssysteme in den Bereichen Mikroskopie und Lithographie untersucht. Dabei werden LEDs und LED-Arrays als Lichtquellen der Beleuchtungssysteme in zwei optischen Systemen eingesetzt, nämlich der Fourier-Ptychographie und dem Lau-Effekt. Es wird theoretisch analysiert und experimentell überprüft, wie sich die Kohärenzeigenschaften der Beleuchtung auf die zwei optischen Anwendungen auswirken. Der Einsatz der räumlich kohärenten Beleuchtung mittels eines LED-Arrays in der Fourier-Ptychographie ermöglicht es, die Auflösung zu erhöhen. In der Praxis wird ein kohärentes 4f-Abbildungssystem aufgebaut, in dem zwei unterschiedliche Beleuchtungskonzepte eingebracht werden. Sowohl die planare als auch die kugelförmige Anordnung der Beleuchtung bieten räumlich kohärentes Licht mit jeder LED. In Abhängigkeit von der Position der LEDs werden verschiedene Beleuchtungswinkel realisiert. Die LEDs werden sequentiell ein- und ausgeschaltet, somit werden einige niedrigaufgelöste Intensitätsbilder aufgenommen. Um ein hochaufgelöstes Intensitätsbild mittels der Informationen der niedrigaufgelösten Intensitätsbilder zu rekonstruieren, werden zwei iterative Phasenrückgewinnungsalgorithmen überprüft. Der Rekonstruktionsprozess entspricht einer verbreiterten Übertragungsfunktion oder synthetischen numerischen Apertur. Ein hochaufgelöstes Intensitätsbild kann zwar mittels des kFP-Algorithmus oder des EPRY-FPM-Algorithmus rekonstruiert werden, aber seine Qualität wird durch das fehlerbehaftete optische System beeinträchtigt. Der Einfluss der Wellenaberrationen des Beleuchtungssystems und die Beseitigung dieses Einflusses werden diskutiert. Eine Reduzierung dieser Wellenaberrationen wird durch das Einbringen einer kugelförmigen Anordnung der LED-Array-Beleuchtung realisiert. Der Einsatz räumlich kohärenter Beleuchtung in dem Versuchsaufbau zum Lau-Effekt führt zu Beugungsordnungen des Gitters in der Beobachtungsebene. Erst mit einer räumlich inkohärenten Beleuchtung, die jeweils mit einer einzelnen LED oder einem LED-Array realisiert ist, entstehen periodisch dreieckförmige Lau-Streifen. Aus dem Experiment ist herausbekommen, dass das LED-Array ca. 7-fach der optischen Leistung einer einzelnen LED erbringt. Das führt zu vergrößerten Intensitäten der Lau-Streifen und reduziert die Belichtungszeit im Belichtungsprozess der Lithographie. In Abhängigkeit von den Gitterparametern variieren die Intensitäten und Perioden der Lau-Streifen um die Beobachtungsebene. Durch den Einsatz der Lau-Streifen in der optischen Lithographie werden dreidimensionale Strukturen auf sowohl planarer als auch gekrümmter Oberfläche realisiert.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00045678
Gharbi Ghebjagh, Shima; Sinzinger, Stefan;
Composite spiral multi-value zone plates. - In: Applied optics. - Washington, DC : Optical Soc. of America, ISSN 2155-3165, Bd. 59 (2020), 15, S. 4618-4623

We present composite spiral multi-value phase zone plates that are achieved by sectioning a spiral multi-value phase zone plate into several radial regions. Each region is composed of specially structured Fresnel zones with optimized phase values and an embedded basic topological charge. In numerical studies, it is shown that the proposed element is capable of producing equal intensity arrays of petal-like modes as well as dark optical ring lattice structures along the optical axis in multiple focal planes of the diffractive element. Additionally, it is demonstrated that the generated petal-like modes can be rotated in a controllable manner by implementing an angular frequency shift between the two composited spiral multi-value phase zone plates. We also illustrate that the rotation angle is independent of the diffraction order. Experimental results are included to verify the theoretical outcomes, where the phase pattern of the composite spiral multi-value zone plate is encoded onto a spatial light modulator.



https://doi.org/10.1364/AO.392746
Fischer, David; Sinzinger, Stefan;
Evaluation of quadratic phase hologram calculation algorithms in the Fourier regime. - In: Applied optics. - Washington, DC : Optical Soc. of America, ISSN 2155-3165, Bd. 59 (2020), 6, S. 1501-1506

The display of phase-only holograms with a spatial light modulator (SLM) has many applications due to its potential for dynamic three-dimensional projection of arbitrary patterns. We describe an innovative modification of the quadratic phase method for hologram calculation that uses error diffusion for initialization of an iterative phase retrieval algorithm. We compare the performance of our algorithm to other variations of hologram calculation approaches that use the quadratic phase method in the Fourier regime. Parameter variation is conducted for finding the differences and limits of the methods. Experiments with an SLM show the validity of the simulations.



https://doi.org/10.1364/AO.381547
Si, Shuhao; Weigel, Christoph; Messerschmidt, Martin; Thesen, Manuel W.; Sinzinger, Stefan; Strehle, Steffen;
A study of imprint and etching behavior on fused silica of a new tailored resist mr-NIL213FC for soft UV-NIL. - In: Micro and nano engineering. - Amsterdam : Elsevier, ISSN 2590-0072, Bd. 6 (2020), 100047, S. 1-7

https://doi.org/10.1016/j.mne.2020.100047
Hofmann, Martin; Weidenfeller, Laura; Supreeti, Shraddha; Mechold, Stephan; Holz, Mathias; Reuter, Christoph; Sinzinger, Stefan; Manske, Eberhard; Rangelow, Ivo W.;
Mix-and-match lithography and cryogenic etching for NIL template fabrication. - In: Microelectronic engineering. - [S.l.] : Elsevier, Bd. 224 (2020), 111234

https://doi.org/10.1016/j.mee.2020.111234
Thronicke, Nicole; Möller, Christian; Mitrenga, Dennis; Karolewski, Dominik; Klein, Thomas; Neckermann, Kristin; Ortlepp, Hans-Georg; Grewe, Adrian; Sinzinger, Stefan; Ortlepp, Thomas;
Spectrally tunable microsensor for gas analysis. - In: Smart Systems Integration - 13th International Conference and Exhibition on Integration Issues of Miniaturized Systems. - [Frankfurt am Main] : VDE, (2019), S. 340-343

https://ieeexplore.ieee.org/document/8727823
Gharbi Ghebjagh, Shima; Sinzinger, Stefan;
Multifocal complex-value phase zone plate for 3D focusing. - In: EOS Topical Meeting on Diffractive Optics 2019. - Red Hook, NY : Curran Associates, Inc., (2019), S. 84-85