Nichtlineare Photonik (Prof. Dr. C. Denz)
Komplexe räumliche optische Solitonen
Eine der wichtigsten Manifestationen einer optischen Nichtlinearität, die einen
intensitätsabhängigen Brechungsindex hervorruft, ist die spontane Selbstfokussierung eines
optischen Strahls aufgrund von Linsenbildung im nichtlinearen Medium. Für den Fall, dass die
Stärke der Fokussierung gerade die Strahldivergenz durch Beugung kompensiert, kann ein
räumliches optisches Soliton gebildet werden - ein selbststabilisierter Strahl, der seine Form
während der Propagation nicht ändert. Ein einzelnes Soliton kann aufgrund seines
Brechungsindexprofiles als Wellenleiter eingesetzt werden, in dem optische Datenübertragung durch
geführte Moden realisiert werden kann.
Komplexere Strukturen aus wechselwirkenden Solitonen
können als Netzwerke von dynamisch rekonfigurierbaren Wellenleitern z.B. für Zwecke der
Informationsübertragung und -verarbeitung eingesetzt werden. Unter komplexen Strukturen können
ganz allgemein sowohl Strahlformen mit komplexer transversaler Geometrie wie z.B. modenförmige
Strukturen, verstanden werden, aber auch Strahlformen mit Polarisations- oder Wellenlängemodulation
oder Strahlformen, die aus gegenläufigen solitären Strukturen entstehen. In der Wechselwirkung
komplexer Solitonen wird eine Analogie zu Teilchenmodellen offensichtlich. Während einfache Solitonen
als "Lichtatome" bezeichnet werden, können komplexe Strahlformen als "Lichtmoleküle" angesehen
werden.
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