Low-index sandwich photonic crystals for linear and nonlinear applications

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Revolutionäre Entwicklungen in der Technik sind meist mit dem Einsatz neuer Materialien verbunden. Sie sind insbesondere dann zu erwarten, wenn man in der Lage ist, Materialien maßzuschneidern. So wurden beispielsweise tiefgreifende Veränderungen in der Optoelektronik hervorgerufen, als es gelang, die elektronischen Eigenschaften von "künstlichen" Halbleitern (MQW) zu kontrollieren. Neuerdings versucht man, in ähnlicher Weise die optischen Eigenschaften, und damit die Existenzbedingungen für das sichtbare und nahinfrarote Licht, in Materialien gezielt zu steuern. Ein repräsentatives Beispiel für periodische Nanostrukturen sind photonische Kristalle (PC) und darauf aufbauende komplexere photonische Komponenten. Das Ziel unseres Vorhabens besteht in einem vertieften Verständnis der Zusammenhänge zwischen theoretischen und realen PC-Strukturen sowie den funktionalen optischen Eigenschaften wie Reflexion, Beugung und Dispersion. Dazu sollen Modellierungswerkzeuge zur Beschreibung der Lichtausbreitung in zwei- und dreidimensionalen PC-Strukturen entwickelt, die technologische Realisierung in Gläsern ermöglicht und die Eigenschaften (u.a. in Kombination mit Wellenleitern) untersucht werden. In einem zweiten Schritt sollen die steuerbaren Dispersions-, Beugungs- und Reflexionseigenschaften zur Implementierung neuer optischer Bauelemente zur Führung und Beeinflussung des Lichtes ausgenutzt werden. Insbesondere ist auch an eine Kombination herkömmlicher optischer Elemente (Wellenleiter, Resonatoren, etc.) mit photonischen Kristallen zur Implementierung neuer Wirkprinzipien gedacht.