Nano-Optik
Die Erforschung der Eigenschaften von Licht, und insbesondere seine Wechselwirkung mit Materie, hat die Menschen schon immer fasziniert. Heute bilden optische Technologien die Grundlage wichtiger Technologiefelder, z.B. in den Lebenswissenschaften, in der Nanotechnologie bei der Herstellung von Computerchips, im Bereich der Telekommunikation und im Bereich der Mensch-Maschine Schnittstellen.
Photonen auf extrem kleine räumliche Bereiche zu lokalisieren und ihre Wechselwirkung mit Materie sehr genau zu kontrollieren ist die Zielsetzung der Nano-Optik. So können beispielsweise winzige elektrisch getriebene Lichtquellen hergestellt werden, die deterministische Absorption eines einzelnen Photons durch einen Quantenpunkt erreicht werden, oder es können dicht liegenden Moleküle selektiv angeregt und dadurch räumlich getrennt werden. Insgesamt verspricht man sich von der Nano-Optik durch Maßschneidern der Licht-Materie Wechselwirkung neuartige Anwendungen von Licht.
In der AG Hecht werden verschiedene spannende Projekte in diesem Umfeld bearbeitet:
Nano-Opto-Elektronik
In diesem Projekt realisieren wir neuartige mikroskopische Lichtquellen, die auf nanometergroßen optischen Antennen beruhen. Durch Anpassung der Antenneneigenschaften für Licht lassen sich die Eigenschaften dieser neuartigen Lichtquellen, z.B. Farbe und Emissionsrichtung, in weiten Grenzen variieren. Einsatzmöglichkeiten könnten extrem hochauflösende Displays oder integrierte Lichtquellen auf Computerchips sein.
Nano-Quanten-Optik
Wenn die Kopplung von Licht und Materie genügend stark wird können einzelne Photonen und elektronische Anregungen in einzelnen Quantenemittern zu neuen Quasiteilchen mit interessanten Eigenschaften kondensieren. Durch Lokalisierung von Photonen auf extrem kleine räumliche Bereiche kann der Zustand der starken Kopplung sogar bei Raumtemperatur erreicht werden. Dies eröffnet neue spannende Perspektiven für die Realisierung von „Quantum devices“ mit Licht bei Umgebungsbedingungen.
Nano-optische Schaltkreise
Während klassische optische Systeme Abmessungen auf der Skala vieler Hundert Wellenlängen haben, ist es unter Verwendung von Konzepten der Nano Optik möglich funktionelle optische Systeme mit Abmessungen im Bereich einer oder wenigen Wellenlängen herzustellen und zu untersuchen. Solche Systeme können spannende Aufgaben erledigen, wie z.B. Photonen anhand ihres Spins sortieren oder Photonen in bestimmte Richtungen emittieren. Eine spannende Zukunftsperspektive ist die Durchführung (quanten-)logischer Operation mit einzelnen Photonen auf kleinstem Raum.
