Quantendynamik in dissipativen und diskreten Systemen

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In diesem Projekt geht es um das Verständnis der Quantendynamik von kurzen Lichtpulsen in optisch nichtlinearen Wellenleitern, sowie um optische Kommunikationssysteme, die mit Glasfaserstrecken verbunden sind und periodisch durchlaufen werden. Es werden Materialsysteme untersucht, die im interessanten Wellenlängenbereich zwischen 750 nm und 1600 nm resonante, nichtlineare Wechselwirkungen zeigen, wie z.B. selbst-induzierte (SIT) und elektromagnetisch-induzierte Transparenz (EIT). Folgende Fasertypen werden untersucht: eine Hohlkernfaser, die mit Atomgas gefüllt wird, und eine dotierte Vollkernfaser. Neben der bekannten Kerr-Nichtlinearität trägt in diesen Systemen das nichtlineare Verhalten der Atome bzw. dotierten Ionen in der Nähe einer Resonanzlinie zur nichtlinearen Antwort des Gesamtsystems bei. Durch Variation der Verstimmung und im Fall der EIT auch durch das zweite Lichtfeld können die Größe und das Vorzeichen dieser Nichtlinearität gezielt verändert werden. Die Abhängigkeit der Quanteneigenschaften des Lichtfeldes von diesen neuen Systemparametern soll untersucht werden. Auf der Grundlage dieses Fasersystems werden nichtlineare ZweistrahlInterferometer, Filter und Schalter erforscht, mit denen eine Kommunikationsstrecke mit periodisch angeordneten, diskreten Funktionselementen aufgebaut wird. Durch die Charakteristika dieser Funktionselemente kommt es in der Faserstrecke zu nichttrivialer frequenz- und intensitätsabhängiger Dissipation mit beiderlei Vorzeichen. Das dynamische Verhalten der Quanteneigenschaften wird zunächst in den untersuchten Fasertypen und dann in dem Kommunikationssystem sowohl theoretisch als auch experimentell erforscht.