TRR 142:
Maßgeschneiderte nichtlineare Photonik: Von grundlegenden Konzepten zu funktionellen Strukturen
Fachliche Zuordnung
Physik
Förderung
Förderung seit 2014
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 231447078
Das zentrale Ziel des SFB/Transregio 142 ist die Erforschung und Entwicklung einer zukünftiger nicht-linearen Photonik, die modernste technologische Möglichkeiten nutzt, um grundlegende Fragen zur Physik und zu Bauelementen basierend auf maßgeschneiderten Nichlinearitäten und originären Quanteneffkten zu erkunden. Unsere Forschung beruht auf maßgeschneiderten Festkörpersystemen und verbindet die Gebiete der Halbleiterphysik, der Nanooptik und der Quantenopitk. Dadurch eröfnnen sich neue Wege für die Weiterentwicklung lichtbasierter nichtlinerarer Technologien, insbesondere photonischer Quantentechnologien, sodass eine Brücke zwischen Grundlagenphysik und technischen Anwendungen geschlagen werden kann.Das Forschungsprogramm des SFB/Transregio 142 kombiniert die Schlüsselkompetenzen der Universität Paderborn in den Bereichen photonische Materialien, Festkörper-Technologie, Quantenoptik und Theorie mit denen der TU Dortmund in den Bereichen der nichtlinearen Spektroskopie und der Instrumentierung. Die Forschung ist fokussiert auf die gezielte Anpassung nichtlinearer Wechselwirkungen wie der Frequenzkonversion, der Kontrolle von Quantensystemen, der Lichtemission und Lichtausbreitung, sowie auf Nichtlinearitäten im Bereich einzelner Photonen. Die für das Forschungsvorhaben relevanten Materialien sind Halbleiter-Quantensysteme, photonische Strukturen und nanostrukturierte Metamaterialien, sowie Dünnschichtlithiumniobat, das für die Entwicklung integriert-optischer Quantenschaltkreise eingesetzt wird. Durch den Einsatz moderner Mikro- und Nanotechnologien werden neuartige Komponenten für künftige Informationstechnologien hergestellt, die auf Basis linearer Wechselwirkungen nicht realisierbar sind.Durch die gezielte und systematische Nutzung nichtlinearer Wechselwirkungen und des Quantencharakters unserer Systeme wird der SFB/Transregio 142 wesentlich zur künftigen Entwicklung der nichtlinearen Photonik, und insbesondere der Quantenphotonik, beitragen. Erklärtes Ziel ist es, ausgehend von grundlegenden physikalischen Untersuchungen, nichtlineare optische und quantenmechanische Effekte von der Grundlagenphysik bis hinein in den Anwendungsbereich zu bringen.
DFG-Verfahren
Transregios
Laufende Projekte
-
A02 - Nichtlineare Spektroskopie von Halbleiter-Nanostrukturen mit Quantenlicht
(Teilprojektleiter
Akimov, Ilya
;
Meier, Torsten
)
-
A04 - Nichtlineare Quantenprozesstomographie und Photonik mit Polaritonen in Mikrokavitäten
(Teilprojektleiter
Aßmann, Marc Alexander
;
Bayer, Manfred
;
Schumacher, Stefan
)
-
A06 - Ultraschnelle Akustik zur Modulation von Lichtemission
(Teilprojektleiter
As, Donat Josef
;
Bayer, Manfred
;
Reuter, Dirk
;
Scherbakov, Ph.D., Alexey
)
-
A08 - Nichtlineare Kopplung von Zwischenschicht-Exzitonen in van der Waals-Heterostrukturen an plasmonische und dielektrische Nanokavitäten
(Teilprojektleiter
Cinchetti, Mirko
;
Jöns, Klaus
;
Zentgraf, Thomas
)
-
A09 - Erzeugung von Drei-Photonen-Zuständen mit On-Chip Pumplichtunterdrückung in topologischen Wellenleitern
(Teilprojektleiter
Brecht, Benjamin
;
Zentgraf, Thomas
)
-
A10 - Nichtlinearitäten von atomar dünnen Übergangsmetall-Dichalkogeniden in starken Feldern
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Lange, Christoph
;
Meier, Torsten
;
Ruppert, Claudia
)
-
A11 - Kontrolle Optischer-Harmonischer Erzeugung an Exzitonen durch elektrische Felder
(Teilprojektleiter
Gerstmann, Uwe
;
Yakovlev, Ph.D., Dmitri
)
-
B06 - Ultraschnelle kohärente opto-elektronische Kontrolle eines photonischen Quantensystems
(Teilprojektleiter
Förstner, Jens
;
Jöns, Klaus
;
Reuter, Dirk
)
-
B07 - Polaronen-Einfluss auf die optischen Eigenschaften von Lithiumniobat
(Teilprojektleiter
Bartley, Tim
;
Eigner, Christof
;
Schmidt, Wolf Gero
)
-
B08 - Subzyklennichtlinearitäten ultrastarker Licht-Materie-Kopplung
(Teilprojektleiter
Lange, Christoph
;
Reuter, Dirk
)
-
B09 - Effiziente Erzeugung mit maßgeschneiderter optischer Phaselage der zweiten Harmonischen mittels Quasi-gebundener Zustände in GaAs Metaoberflächen
(Teilprojektleiter
Meier, Cedrik
;
Zentgraf, Thomas
)
-
C07 - Hohlraum-verstärkte Parametrische Fluoreszenz mit zeitlicher Filterung unter Verwendung integrierter supraleitender Detektoren
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Bartley, Tim
;
Silberhorn, Christine
)
-
C08 - Hybride Lithiumniobat-auf-Isolator basierte quantenphotonische integrierte Schaltungen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Jöns, Klaus
;
Reuter, Dirk
;
Silberhorn, Christine
)
-
C09 - Ideale Erzeugung von Photonenpaaren für Verschränkungsaustausch bei Telekom Wellenlängen
(Teilprojektleiter
Jöns, Klaus
;
Reuter, Dirk
;
Schumacher, Stefan
)
-
C10 - Erzeugung und Charakterisierung von Quantenlicht in nichtlinearen Systemen: Eine theoretische Analyse
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Sharapova, Polina
;
Sperling, Jan
)
-
C11 - Kompakte Photonenpaar-Quelle mit ultraschnellen Modulatoren auf Basis von CMOS und LNOI
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Scheytt, Christoph
;
Silberhorn, Christine
)
-
Z02 - Zentrale Aufgaben
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Silberhorn, Christine
;
Zentgraf, Thomas
;
Zrenner, Artur
)
Abgeschlossene Projekte
-
A01 - Zwei-Photonen-Emission in Halbleitern großer Bandlücke
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Betz, Markus
;
Ruppert, Claudia
)
-
A03 - Resonatorverstärkte zwei-Photonen-Physik mit Halbleiter-Quantenpunkten
(Teilprojektleiter
Reuter, Dirk
;
Schumacher, Stefan
;
Zrenner, Artur
)
-
A05 - Plasmonische Nanoantennen verstärkte Licht Emission und Frequenz Konversion in dielektri-schen und Halbleiter-Mikrostrukturen
(Teilprojektleiter
Förstner, Jens
;
Meier, Cedrik
;
Zentgraf, Thomas
)
-
A07 - Stark nichtentartete stimulierte Zweiphotonen-Emission in Halbleitern
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Betz, Markus
;
Meier, Torsten
;
Ruppert, Claudia
)
-
B01 - Nichtlineare Multi-Photon und Höhere-harmonische-Spektroskopie an ZnO-basierten Nanostrukturen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Meier, Cedrik
;
Rauls, Eva
;
Schmidt, Wolf Gero
;
Yakovlev, Ph.D., Dmitri
)
-
B02 - Nichtlineare Optik und kohärente Intersubband-Physik von kubischen GaN/Al(Ga)N Heterostrukturen
(Teilprojektleiter
Akimov, Ilya
;
As, Donat Josef
;
Betz, Markus
)
-
B03 - Einfluss von Punkt- und ausgedehnten Defekten auf die optischen und ferroelektrischen Eigenschaften von LiNbO3
(Teilprojektleiter
Berth, Gerhard
;
Greulich-Weber, Siegmund
;
Sanna, Simone
)
-
B04 - Ab initio-Theorie photonischer Materialien
(Teilprojektleiter
Gerstmann, Uwe
;
Schindlmayr, Arno
;
Schmidt, Wolf Gero
)
-
B05 - Maßgeschneiderte KTP und LiNbO3 Wellenleiterstrukturen für rückwärtsgerichtete parametrische Fluoreszensprozesse
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Berth, Gerhard
;
Silberhorn, Christine
)
-
C01 - Maßgeschneiderte Frequenzkonverter-Bauelemente
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Bayer, Manfred
;
Silberhorn, Christine
)
-
C02 - Integrierte optische SU(1,1) Interferometer
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Meier, Torsten
;
Sharapova, Polina
;
Silberhorn, Christine
)
-
C03 - Nichtlineare Optik in Quantenpunktmolekülen
(Teilprojektleiter
Förstner, Jens
;
Greilich, Alex
)
-
C04 - Ultraschnelle elektrische Kontrolle optischer Polarisationen und Übergänge
(Teilprojektleiter
Förstner, Jens
;
Thiede, Andreas
;
Zrenner, Artur
)
-
C05 - Nichtlineare optische Oberflächen basierend auf ZnO-plasmonischen Hybrid-Nanostrukturen
(Teilprojektleiter
Förstner, Jens
;
Meier, Cedrik
;
Zentgraf, Thomas
)
-
C06 - Integrierte messungsinduzierte Nichtlinearitäten mit integrierten supraleitenden Detektoren
(Teilprojektleiter
Bartley, Tim
;
Meier, Torsten
)
-
Z01 - Molekularstrahlepitaxie von maßgeschneiderten GaAs-basierten Heterostrukturen
(Teilprojektleiter
Reuter, Dirk
)