Kohärente Kontrolle von lokalisierten plasmonischen Resonanzen mittels Nahfeldkopplung

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Zentgraf
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222306284

Die direkte Kontrolle der Wechselwirkung von Licht mit Materie und damit verbunden der Beeinflussung der Lichtausbreitung ist eine der größten Herausforderungen im Bereich der Optik. Mit diesem Projekt wollen wir die Möglichkeiten einer kohärent kontrollierten Licht-Materie-Wechselwirkung in plasmonischen Metamaterialien untersuchen. Unser Ziel ist die Beeinflussung der Lichtausbreitung und der nichtlinearen optischen Effekte in solchen Strukturen. Im Vergleich zu bisher untersuchten Systemen für eine kohärente Kontrolle sind wir an einer starken Nahfeldwechselwirkung der plasmonischen Meta-Atome interessiert. Mit unserem Projekt möchten wir solche Nahfeldwechselwirkungen für die kohärente Kontrolle der sogenannten Plasmonisch-induzierten Transparenz einsetzen. Dieser Effekt ist analog zur elektromagnetisch-induzierten Transparenz in der Atomphysik bei dem eine Verstärkung der nichtlinearen Eigenschaften durch eine hohe Materialdispersion auftritt. Hier erwarten wir ähnliche Effekte für die plasmonisch-induzierte Transparenz in plasmonischen Meta-Atomen, wie z.B. Lichtspeicherung und hohe Feldverstärkung. Jedoch stellen die kurzen Lebenszeiten und die hohe Dämpfung von plasmonischen Systemen zusammen mit den extrem kleinen Strukturgrößen eine große Herausforderung bei einer praktischen Realisierung dar. Zudem ist ungeklärt, ob die Nahfeldwechselwirkung in solchen System stark genug ist, um eine komplette Kontrolle der optischen Eigenschaften zu erreichen. Eine Antwort auf diese Fragen würde zu einem besseren und vollständigeren Verständnis der linearen und nichtlinearen optischen Eigenschaften in stark gekoppelten metallischen Meta-Atomen und Metamaterialien führen und damit potentiell dazu beitragen verbesserte nichtlineare Eigenschaften in aktiv-optischen Elementen zu realisieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1391: Ultrafast Nanooptics