Second harmonic Generation mittels Rasternahfeldmikroskopie

In der vorliegenden Arbeit werden zwei Methoden zur Charakterisierung dünner Schichten miteinander kombiniert. Zum einen handelt es sich um die Rasternahfeldmikroskopie (SNOM), mit deren Hilfe optische und magnetooptische Eigenschaften dünner Schichten mit einer unterhalb des Beugungslimits liegenden Ortsauflösung gemessen werden können, zum anderen um die Erzeugung der zweiten Harmonischen (SHG) an Oberflächen, die die nichtlinearen Eigenschaften der zu messenden Schicht bestimmt. Bei der Zusammenführung beider Methoden zum Betrieb im illumination mode des SNOMs, musste sichergestellt werden, dass einerseits die Pulsbreiten an der Faserspitze kurz genug bleiben, um möglichst hohe Pulsenergien zur Generierung nichtlinearer Effekte an der Probenoberfläche zu erhalten, andererseits darf die Faserspitze selbst kein SHG erzeugen. Dazu wurden Untersuchungen der Pulspropagation in Glasfasern durchgeführt, die erstmalig den kompletten Leistungsbereich des Ti: Saphir-Lasers abdecken. Die Ergebnisse führten zum Aufbau eines Prismenkompressors, womit eine Pulsbreite von 100fs hinter der Faser erzielt werden konnte. In der unbedampften Faser selbst wurde zwar die Generierung höherer Harmonischer beobachtet, doch zeigte die Spitze keine SH-Erzeugung. Da im SNOM bedampfte Faserspitzen benutzt wurden, fand auch eine Untersuchung verschiedener Bedampfungen statt. Während Aluminium ein deutliches SH-Signal erzeugte, zeigte eine mit Kupfer bedampfte Glasfaser keine Anzeichen einer SHG. Mit diesen Vorarbeiten konnte dann auch die Erzeugung der zweiten Harmonischen an dünnen Silber- und Kobalt-Schichten im Nahfeld demonstriert und eindeutig identifiziert werden, wobei die Effizienz der Erzeugung im gleichen Größenordnungsbereich wie bei Fernfeldmessungen liegt. Damit sind mit dieser Apparatur Untersuchungen ortsaufgelöster nichtlinearer optischer Eigenschaften möglich.