Diese Arbeit behandelt neue Konzepte zur Realisierung hocheffizienter Weißlicht emittierender organischer Leuchtdioden (OLEDs), wobei blaue fluoreszierende Emitter mit grünen und roten phosphoreszierenden Emittern kombiniert werden. Bisherige Ansätze zur Erreichung höchster Quantenausbeuten basieren auf der ausschließlichen Verwendung phosphoreszierender Emitter, da diese prinzipiell 100% der elektrisch erzeugten Exzitonen in Licht umwandeln können. Allerdings sind speziell OLEDs mit phosphoreszierenden tiefblauen Emittern heutzutage nach wie vor nicht langzeitstabil. Andererseits gibt es zwar sehr stabile fluoreszierende Emitter auch im tiefblauen Spektralbereich, jedoch kann eine rein fluoreszierende OLED aus spinstatistischen Gründen maximal nur ein Viertel der erzeugten Exzitonen in Licht umwandeln. Für eine ernsthafte Verwendung von OLEDs als Lichtquellen sind sowohl die Umwandlungseffizienz elektrischer Leistung in Lichtleistung im sichtbaren Spektralbereich, als auch ihre Langzeitstabilität entscheidend. Ein Kompromiss lässt sich daher mit der Kombination von blauen fluoreszierenden Emittern mit grünen und roten phosphoreszierenden Emittern erzielen. Die beiden in dieser Arbeit entwickelten Konzepte unterscheiden sich in der energetischen Lage des Triplettniveaus des jeweils verwendeten fluoreszierenden blauen Emitters relativ zu den verwendeten phosphoreszierenden Emittern. Das erste Konzept verwendet einen fluoreszierenden blauen Emitter mit niedriger Triplettenergie, weshalb er bei direktem Kontakt mit den phosphoreszierenden Emittern deren Phosphoreszenz löscht. Eine Exzitonen blockierende Zwischenschicht unterdrückt diesen Verlustmechanismus. Dies wird sowohl in Photolumineszenzexperimenten als auch in OLEDs nachgewiesen. Weiterhin muss die Zwischenschicht gleichzeitig die Exzitonengeneration auf beiden Seiten gewährleisten, sie muss also bipolare Transporteigenschaften haben. Mischschichten aus einem Elektronen transportierenden und einem Löcher transportierenden Material werden mit der Methode der raumladungsbegrenzten Ströme in unipolaren Strukturen untersucht, um ihren Einfluss auf die Ladungsträger- und Exzitonenbalance in OLEDs zu erklären. Das zweite Konzept verwendet einen fluoreszierenden blauen Emitter mit hoher Triplettenergie. Dadurch ergeben sich einige Vorteile. Phosphoreszenz wird nicht mehr gelöscht, weshalb keine Zwischenschicht mehr notwendig ist. Zusätzlich können außerdem die auf dem blauen fluoreszierenden Emitter erzeugten Triplettexzitonen für die Lichtemission verwendet werden, indem man sie auf die phosphoreszierenden Emitter überträgt. Damit ist es grundsätzlich möglich, 100% der elektrisch erzeugten Exzitonen für die Lichtemission zu verwenden, obwohl ein fluoreszierender Emitter verwendet wird. Allerdings ist dabei darauf zu achten, dass die Singulettexzitonen nicht ebenfalls übertragen werden, da sonst kein Weißlicht mehr erzeugt werden kann. Es werden verschiedene OLED-Strukturen untersucht, um Singulett- und Triplettexzitonen so auf die jeweiligen Emitter zu verteilen, dass eine ausgewogene spektrale Balance der Emission erreicht wird. Ein zentraler Punkt ist dabei die Ausnutzung der unterschiedlich großen Diffusionslängen von Singulett- und Triplettexzitonen.

Diese Arbeit behandelt neue Konzepte zur Realisierung hocheffizienter Weißlicht emittierender organischer Leuchtdioden (OLEDs), wobei blaue fluoreszierende Emitter mit grünen und roten phosphoreszierenden Emittern kombiniert werden. Bisherige Ansätze zur Erreichung höchster Quantenausbeuten basieren auf der ausschließlichen Verwendung phosphoreszierender Emitter, da diese prinzipiell 100% der elektrisch erzeugten Exzitonen in Licht umwandeln können. Allerdings sind speziell OLEDs mit phosphoreszierenden tiefblauen Emittern heutzutage nach wie vor nicht langzeitstabil. Andererseits gibt es zwar sehr stabile fluoreszierende Emitter auch im tiefblauen Spektralbereich, jedoch kann eine rein fluoreszierende OLED aus spinstatistischen Gründen maximal nur ein Viertel der erzeugten Exzitonen in Licht umwandeln. Für eine ernsthafte Verwendung von OLEDs als Lichtquellen sind sowohl die Umwandlungseffizienz elektrischer Leistung in Lichtleistung im sichtbaren Spektralbereich, als auch ihre Langzeitstabilität entscheidend. Ein Kompromiss lässt sich daher mit der Kombination von blauen fluoreszierenden Emittern mit grünen und roten phosphoreszierenden Emittern erzielen. Die beiden in dieser Arbeit entwickelten Konzepte unterscheiden sich in der energetischen Lage des Triplettniveaus des jeweils verwendeten fluoreszierenden blauen Emitters relativ zu den verwendeten phosphoreszierenden Emittern. Das erste Konzept verwendet einen fluoreszierenden blauen Emitter mit niedriger Triplettenergie, weshalb er bei direktem Kontakt mit den phosphoreszierenden Emittern deren Phosphoreszenz löscht. Eine Exzitonen blockierende Zwischenschicht unterdrückt diesen Verlustmechanismus. Dies wird sowohl in Photolumineszenzexperimenten als auch in OLEDs nachgewiesen. Weiterhin muss die Zwischenschicht gleichzeitig die Exzitonengeneration auf beiden Seiten gewährleisten, sie muss also bipolare Transporteigenschaften haben. Mischschichten aus einem Elektronen transportierenden und einem Löcher transportierenden Material werden mit der Methode der raumladungsbegrenzten Ströme in unipolaren Strukturen untersucht, um ihren Einfluss auf die Ladungsträger- und Exzitonenbalance in OLEDs zu erklären. Das zweite Konzept verwendet einen fluoreszierenden blauen Emitter mit hoher Triplettenergie. Dadurch ergeben sich einige Vorteile. Phosphoreszenz wird nicht mehr gelöscht, weshalb keine Zwischenschicht mehr notwendig ist. Zusätzlich können außerdem die auf dem blauen fluoreszierenden Emitter erzeugten Triplettexzitonen für die Lichtemission verwendet werden, indem man sie auf die phosphoreszierenden Emitter überträgt. Damit ist es grundsätzlich möglich, 100% der elektrisch erzeugten Exzitonen für die Lichtemission zu verwenden, obwohl ein fluoreszierender Emitter verwendet wird. Allerdings ist dabei darauf zu achten, dass die Singulettexzitonen nicht ebenfalls übertragen werden, da sonst kein Weißlicht mehr erzeugt werden kann. Es werden verschiedene OLED-Strukturen untersucht, um Singulett- und Triplettexzitonen so auf die jeweiligen Emitter zu verteilen, dass eine ausgewogene spektrale Balance der Emission erreicht wird. Ein zentraler Punkt ist dabei die Ausnutzung der unterschiedlich großen Diffusionslängen von Singulett- und Triplettexzitonen.

Zuerst wird die Idee einer gechirpten photonischen Kristallfaser vorgestellt. Aus einem stark vereinfachten Modell, die qualitativen Eigenschaften dieses neuen Fasertyps abgeleitet. Hier gelingt es, alle wichtigen Designparameter zu bestimmen. Die hervorragenden Leitungseigenschaften dieser Fasern werden dann in Experimenten demonstriert. Ohne jegliche Dispersionskompensation wird die Übertragung eines 25 fs Impulses in einer 1 Meter langen Faser gezeigt. Wird zusätzlich eine Dispersionskompensation verwendet, lassen sich sogar Impulse mit weniger als 20 fs Dauer übertragen. Im Anschluss daran wird eine photonische Kristallfaser untersucht, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die hergestellte Faser ist dahingehend optimiert, einen hoch effizienten Soliton-Fission Mechanismus zu ermöglichen, der zur Erzeugung von Weißlicht genutzt wird. Diese Weißlicht-Impulse haben eine mit Soliton-Fission bisher noch nie erreichte Energie von 390 nJ. Auf Grundlage einer guten Übereinstimmung mit den experimentellen Resultaten lässt sich aus numerischen Simulationen der zugrunde liegende Effekt bestimmen. Abschließend wird über ein Experiment berichtet, das die nichtlineare Wechselwirkung zwischen zwei Impulsen verschiedener Wellenlänge ausnutzt, um einen optischen Schalter zu verwirklichen. Dieses Experiment erfordert genaueste Kontrolle der Dispersion und der Nichtlinearität in der Faser. Bei der gleichzeitigen Propagation von zwei Impulsen wird ein neuartiger Schalteffekt beobachtet. Beide Impulse haben nahezu die gleiche Gruppengeschwindigkeit, und ihre nichtlineare Wechselwirkung basierend auf Kreuz-Phasen-Modulation wird dadurch deutlich verstärkt. Hiermit wird ein voll funktionsfähiger optischer Transistor mit gutem Schaltkontrast experimentell demonstriert, der insbesondere einen schwachen Impuls einen stärkeren Impuls schalten lässt. / First, the concept of a novel chirped photonic crystal fiber is introduced. The qualitative dispersion and loss properties of this new fiber are theoretically derived. The calculated results agree excellently with experimental data obtained from fabricated fiber samples. The superior guiding properties of this new photonic fiber are demonstrated in two experiments. The delivery of 25 fs pulses over a 1 meter distance is realized without any dispersion compensation. Moreover, using dispersion compensation, the delivery of even sub-20-fs pulses becomes possible. Subsequently, a photonic crystal fiber with a liquid core is investigated, work presents effective methods for the preparation and explains a scheme for successfully reducing the insertion loss. The fiber is optimized to support the highly efficient soliton-fission mechanism at unprecedented pulse energies in white-light supercontinuum generation. Because of the liquid core, the supercontinuum generation scheme can be scaled beyond the peak-power limitations of solid-core fibers. The generation of a two-octave spanning supercontinuum with 390 nJ pulse energy is demonstrated. The experimental results are compared to a numerical simulation and the underlying mechanism is identified. Finally, an experiment is presented that exploits strong nonlinear interaction of two pulses inside a photonic crystal fiber for all-optical switching. A novel effect is observed during the co-propagation of two ultrashort pulses with different wavelengths. Because of the dispersion properties in the chosen fiber, these pulses are propagating at nearly identical group velocities, which dramatically increases the nonlinear interaction via cross-phase modulation between the two pulses. Based on this interaction, a fully functional optical transistor is experimentally demonstrated with good switching contrast. In particular, the demonstrated optical transistor enables switching of a strong pulse by a much weaker pulse.