Lichtpropagation in lokal symmetrischen Wellenleiteranordnungen

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Schmelcher; Professor Dr. Alexander Szameit, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314425454

In einer engen Kollaboration zwischen Theorie und Experiment wird in dem vorliegenden Projekt eine neue Klasse von Systemen untersucht welche aus Einheiten mit unterschiedlichen lokalen Symmetrien bestehen. Letztere sind entweder diskrete Reflektions-oder auch Translationssymmetrien. Die experimentelle Plattform hierfür sind Reihen von evaneszent gekoppelten Wellenleitern welche einen hohen Grad an Flexibilität bezüglich der Vielfalt der realisierbaren strukturellen Parameter aufweisen und damit eine Vielzahl von präparierbaren lokalsymmetrischen Aufbauten ermöglichen. Das Hauptziel des Projektes ist die systematische Untersuchung der optisch wellenmechanischen Eigenschaften von lokalsymmetrischen Materialien mit dem Ziel der Entwicklung eines tiefen Verständnisses derer Mechanismen zur Wellenpropagation. Aufgrund des in der Literatur bereits gezeigten Impakt der lokalen Symmetrien und der vielfältigen Möglichkeiten ihrer Kombination ist eine systematische Klassfikation der Charakteristika der Wellenpropagation von größter Wichtigkeit. Wir werden die theoretischen Grundlagen zur Beschreibung dieser diskreten lokalsymmetrischen Systeme entwickeln und, als zentrale Größen, invariante nichtlokale Ströme aus den Symmetrien ableiten. Letztere sollen dann experimentell über die Lichtpropagation in den gekoppelten Wellenleitern beobachtet werden. Eine systematische Modenentwicklung und deren Klassifikation auf Basis der nichtlokalen Ströme stellt einen Eckpfeiler für die Untersuchung aller resultierender Phänomene dar. Diese beinhalten eine neuartige Form der Kontrolle der Wellenlokalisierung aufgrund lokaler Symmetrien und der Entwurf und die Konstruktion von perfekt transmittierenden Resonanzen in vollständig lokalsymmetrischen Anordnungen von Wellenleitern. Theorie und Experiment arbeiten Hand in Hand für die Realisierung dieser Vorhaben. Obwohl dieses Projekt durch seinen fundamentalen Charakter geprägt ist, ist gleichfalls zu erwarten, dass lokale Symmetrien den Weg ebnen zu neuen Möglichkeiten der Lichtmanipulation.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen