Photonische Bloch-Oszillationen und die Visualisierung quantenmechanischer Phänomene in der Optik

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Licht verhält sich in Medien räumlich strukturierter Brechzahlverteilung ähnlich wie die Wellenfunktion eines Teilchens in einem inhomogenen Potential, wobei die zeitliche Dynamik der Wellenfunktion der räumlichen Veränderung der Lichtverteilung entlang der Hauptausbreitungsrichtung entspricht. Ziel des Projektes ist es, aus der Quantenmechanik bekannte Phänomene in optische Systeme zu übertragen, deren Anwendungspotential für neue photonische Elemente zu evaluieren und die Vorteile bei der präzisen Präparation und Analyse optischer Wellenfelder auszunutzen. In Analogie zu Halbleitersupergittern bilden periodische Brechzahlverteilungen in Form von Arrays evaneszent gekoppelter Polymer-Wellenleiter das Schlüsselelement des Projektantrages. Die durch Störungen der periodischen Indexverteilung verursachten Effekte, wie z.B. photonische Bloch-Oszillationen, Zenertunneln, und Anderson-Lokalisierung, sollen im Mittelpunkt der theoretischen und experimentellen Arbeit stehen. Ausgehend von der Analyse eindimensionaler Wellenleiterarrays (Ketten) sollen die Untersuchungen in zweidimensionalen Arrays (Matrizen) weitergeführt werden. Die für die Realisierung dieses sowohl theoretisch als auch experimentell anspruchsvollen Projektes erforderliche enge Zusammenarbeit beider Arbeitsbereiche wurde von den Antragstellern durch erste Erfolge auf diesem neuen Gebiet der Photonik unter Beweis gestellt.