TRR 142 - Ma?geschneiderte nichtlineare Photonik: Von grundlegenden Konzepten zu funktionellen Strukturen

Das zentrale Ziel des SFB/Transregio 142 ist die Erforschung und Entwicklung einer zukünftiger nicht-linearen Photonik, die modernste technologische M?glichkeiten nutzt, um grundlegende Fragen zur Physik und zu Bauelementen basierend auf ma?geschneiderten Nichlinearit?ten und origin?ren Quanteneffkten zu erkunden. Unsere Forschung beruht auf ma?geschneiderten Festk?rpersystemen und verbindet die Gebiete der Halbleiterphysik, der Nanooptik und der Quantenopitk. Dadurch er?fnnen 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 Universit?t Paderborn in den Bereichen photonische Materialien, Festk?rper-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 Nichtlinearit?ten 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. Erkl?rtes 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 Mikrokavit?ten (Teilprojektleiter A?mann, 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 Nanokavit?ten (Teilprojektleiter Cinchetti, Mirko; J?ns, Klaus; Zentgraf, Thomas)

A09 - Erzeugung von Drei-Photonen-Zust?nden mit On-Chip Pumplichtunterdrückung in topologischen Wellenleitern (Teilprojektleiter Brecht, Benjamin; Zentgraf, Thomas)

A10 - Nichtlinearit?ten von atomar dünnen ?bergangsmetall-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 koh?rente opto-elektronische Kontrolle eines photonischen Quantensystems (Teilprojektleiter F?rstner, Jens; J?ns, Klaus; Reuter, Dirk)

B07 - Polaronen-Einfluss auf die optischen Eigenschaften von Lithiumniobat (Teilprojektleiter Bartley, Tim; Eigner, Christof;  Schmidt, Wolf Gero)

B08 - Subzyklennichtlinearit?ten ultrastarker Licht-Materie-Kopplung (Teilprojektleiter Lange, Christoph; Reuter, Dirk)

B09 - Effiziente Erzeugung mit ma?geschneiderter optischer Phaselage der zweiten Harmonischen mittels Quasi-gebundener Zust?nde in GaAs Metaoberfl?chen (Teilprojektleiter Meier, Cedrik; Zentgraf, Thomas)

C07 - Hohlraum-verst?rkte 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 J?ns, Klaus; Reuter, Dirk; Silberhorn, Christine)

C09 - Ideale Erzeugung von Photonenpaaren für Verschr?nkungsaustausch bei Telekom Wellenl?ngen (Teilprojektleiter J?ns, 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; Zrenner, Artur)

Abgeschlossene Projekte

A01 - Zwei-Photonen-Emission in Halbleitern gro?er Bandlücke (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Betz, Markus; Ruppert, Claudia)

A03 - Resonatorverst?rkte zwei-Photonen-Physik mit Halbleiter-Quantenpunkten (Teilprojektleiter Reuter, Dirk; Schumacher, Stefan; Zrenner, Artur)

A05 - Plasmonische Nanoantennen verst?rkte Licht Emission und Frequenz Konversion in dielektrischen und Halbleiter-Mikrostrukturen (Teilprojektleiter F?rstner, Jens; Meier, Cedrik; Zentgraf, Thomas)

A07 - 360直播吧 nichtentartete stimulierte Zweiphotonen-Emission in Halbleitern (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Betz, Markus; Meier, Torsten; Ruppert, Claudia)

B01 - Nichtlineare Multi-Photon und H?here-harmonische-Spektroskopie an ZnO-basierten Nanostrukturen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Meier, Cedrik; Rauls, Eva; Schmidt, Wolf Gero; Yakovlev, Ph.D., Dmitri)

B02 - Nichtlineare Optik und koh?rente 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, 360直播吧gmund; Sanna, Simone)

B04 - Ab initio-Theorie photonischer Materialien (Teilprojektleiter Gerstmann, Uwe; Schindlmayr, Arno; Schmidt, Wolf Gero)

B05 - Ma?geschneiderte KTP und LiNbO3 Wellenleiterstrukturen für rückw?rtsgerichtete parametrische Fluoreszensprozesse (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Berth, Gerhard; Silberhorn, Christine)

C01 - Ma?geschneiderte 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 F?rstner, Jens; Greilich, Alex)

C04 - Ultraschnelle elektrische Kontrolle optischer Polarisationen und ?berg?nge (Teilprojektleiter F?rstner, Jens; Thiede, Andreas; Zrenner, Artur)

C05 - Nichtlineare optische Oberfl?chen basierend auf ZnO-plasmonischen Hybrid-Nanostrukturen (Teilprojektleiter F?rstner, Jens; Meier, Cedrik; Zentgraf, Thomas)

C06 - Integrierte messungsinduzierte Nichtlinearit?ten mit integrierten supraleitenden Detektoren (Teilprojektleiter Bartley, Tim; Meier, Torsten)

Z01 - Molekularstrahlepitaxie von ma?geschneiderten GaAs-basierten Heterostrukturen (Teilprojektleiter Reuter, Dirk)

Beteiligte Fachrichtungen Quantenoptik, Photonik, Festk?rperphysik, Ultraschnelle Optoelektronik, Plasmonik, Photonische Materialien, Ultraschnelle nicht lineare Spektroskopie, Vielteilchentheorie, Theoretische Materialphysik, Nanophotonik, Nanostrukturen, Theoretische Optoelektronik und Photonik

Antragstellende Institution Universit?t Paderborn

Mitantragstellende Institution Technische Universit?t Dortmund

Sprecherinnen / Sprecher Professorin Dr. Christine Silberhorn, seit 1/2021; Professor Dr. Artur Zrenner, bis 12/2020