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Projekt
Design und Kontrolle von Vielfachstreuung in ungeordneten Wellenleitern
Antragsteller
Professor Dr. Kurt Busch; Professor Dr. Wolfram Hans Peter Pernice
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2015 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278746770
In integrierten photonischen Schaltkreisen die über Wellenleiter kommunizieren können Licht-Materie Wechselwirkungen zwischen propagierenden Lichtfeldern und evaneszent gekoppelten Materialien durch numerisches Design und experimentelle Realisierung effektiv gesteuert werden. Ausgedehnte Parameterräume des Designs lassen sich effizient durch reproduzierbare Nanofertigungsmethoden abdecken, wodurch eine flexible experimentelle Plattform für rechnergestütztes photonisches Design umgesetzt werden kann. Mit hochintegrierten Schaltkreisen aus verschiedenen optischen Bausteine lassen sich komplette Systeme erstellen die neue Funktionalität bereitstellen. Die dafür notwendige Systemoptimierung baut traditionell auf funktionalen optischen Elementen auf. Darüber hinaus lassen sich jedoch zusätzliche Freiheitsgrade durch den Übergang zu ungeordneten Systemen erschließen, insbesondere in Hinblick auf optische Bandbreite, Empfindlichkeit und Kompaktheit. Diese Stellschrauben bieten Möglichkeiten für Anwendung in der klassischen Optik, aber auch für Einzelphotonenbausteine.In der ersten Förderperiode lag der Fokus des Projekts auf der Implementierung von spektral empfindlichen System die ungeordnete Wellenleiter ausnützen um die verfügbare optische Bandbreite zu erhöhen. Die dafür entwickelten experimentellen Ansätze und numerischen Methoden sollen nun eingesetzt werden um funktionale, ungeordnete Systeme zu realisieren mit denen fundamentale Eigenschaften des Lichts untersucht werden können. Dazu soll der Übergang von der klassischen Optik hin zu Einzelphotonenpropagation in ungeordneten Wellenleitern erfolgen. Derartige ungeordnete Strukturen sollen für die nicht-klassische Interferenz und die Einzelphotonenstreuung an randomisierten Systemen eingesetzt werden. Die bereits erzielte optische Bandbreite bei hohen Intensitäten soll dazu mit breitbandigen Einzelphotonendetektoren auf der Basis von supraleitenden Nanodrähten bei geringsten Lichtintensitäten erschlossen werden. Durch den Einsatz von skalierbaren Fertigungstechniken für die photonischen Elemente, aber auch die aktiven Einzelphotonenkomponenten soll der Fokus auf Systemen mit vielen Detektoren liegen, die Unordnung für bildgebende Verfahren und Musterdetektion ausnützen. Durch die enge Zusammenarbeit innerhalb des Konsortiums, sowie die enge Verzahnung von Theorie und Experiment sollen planare Einzelphotonensysteme entwickelt werden, deren Funktionalität sich aus Unordnung erschließt. Diese Bausteine sollen neue Einblicke in kompakte Wellenleiterschaltkreise und Anwendungen in der klassischen und Einzelphotonenoptik liefern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
