Beobachtung von nicht-klassischen Effekten bei der Wechselwirkung von einzelnen Nanoteilchen mit dem elektromagnetischen Feld in optischen Resonatoren hoher Güte

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Thema des geplanten Forschungsvorhabens, Quantenoptik mit einzelnen Nanoteilchen, ist die Beobachtung von Quanteneffekten bei der Lichtemission und die gezielte Modifikation der optischen Eigenschaften durch quantenelektrodynamische Effekte. Schwerpunktmäßig soll die Wechselwirkung von Halbleiter-Quantenpunkten mit einzelnen Moden von optischen Mikroresonatoren hoher Güte untersucht werden. Die Motivation hierfür leitet sich aus den Fortschritten in der Nanopositionierung, der hochauflösenden Detektion und der Nanostrukturherstellung ab. Es ist jetzt möglich, Experimente der Hohlraum-Quantenelektrodynamik, die bisher ein Spezialgebiet der Atomphysik war, an einzelnen Halbleiter-Quantenpunkten durchzuführen. Ein sehr großes Potential liegt hier in möglichen Anwendungen als neuartige Lichtquellen, wie Mikro-LEDs, Mikro-Laser und EinzelphotonLichtquellen. Die geplante Realisierung eines Lasers mit nur einem einzigen Quantenpunkt als aktivem Material ist zudem als nanoskopisches Limit eines Halbleiterlasers ein sehr interessantes Modellsystem. Das geplante Experiment ist eine modular aufgebaute Tieftemperatur-Spektroskopie-Einheit mit einer aktiven Kontrolle der Kopplung zwischen Quantenpunkt und Resonator sowie der Ein-/Auskopplung von (Laser-)Licht. Zu diesem Zweck sollen Techniken der hochortsaufgelösten konfokalen Mikroskopie und der Nahfeldoptik eingesetzt werden.