Spontaner Zerfall und interatomarer Photonenaustausch in Mikroresonatoren unter Berücksichtigung von Disperson und Absorption

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Optische Mikroresonatoren (OMR) sind von hohem Interesse im Hinblick auf die Untersuchung und Anwendung linearer und nichtlinearer optischer Effekte wie z.B. spontane Emission, Lasing mit geringer Schwelle, stimulierte Raman-Streuung und die Erzeugung der dritten Harmonischen. In speziell konfigurierten OMR können Moden sehr hoher Güte angeregt und zur effizienten Durchführung optischer Prozesse ausgenutzt werden. Als Prototyp der quantenhaften Wechselwirkung des elektromagnetischen Feldes mit einem Atom kann dessen spontaner Zerfall aus einem angeregten Zustand angesehen werden, der ein äußerst empfindlicher Indikator der durch die Resonatorkonfiguration (Geometrie und Materialeigenschaften) bestimmten (Vakuum-)Feldstruktur ist. Auf der Grundlage eines von den Antragstellern entwickelten Konzepts der Quantisierung des Strahlungsfeldes in inhomogenen Dielektrika mit Disperion und Absorption wird der Einfluss der Materialdispersion und -absorption auf den spontanen Zerfall von Atomen in OMR untersucht. Sowohl die atomare Dynamik als auch die zeitliche Entwicklung der räumlichen und spektralen Verteilung des emittierten Feldes werden anhand charakteristischer Größen berechnet. Den Betrachtungen werden speziell OMR vom Typ sphärischer und Fabry-Perot-artiger Mikroresonatoren sowie photonische Kristalle zugrunde gelegt.