Nichtlineare Optik und Quantenoptik (Prof. Dr. W. Lange, HDoz. Dr. T. Ackemann)
Lokalisierte Strukturen in der transversalen nichtlinearen Optik
Neben der Möglichkeit der spontanen Bildung von ausgedehnten räumlichen Strukturen
können in dissipativen Systemen fern vom thermodynamischen Gleichgewicht auch isolierte
großamplitudige Abweichungen vom homogenen Zustand auftreten, sogenannte lokalisierte
Strukturen. Man spricht auch von solitären Strukturen oder dissipativen Solitonen. In
optischen Systemen werden lokalisierte Strukturen als Grundelement für neue Methoden der
Informationsverarbeitung diskutiert und sind deshalb vom Standpunkt des Anwenders von potentieller
Bedeutung. Wegen der Möglichkeit, in geeignet ausgewählten optischen Systemen einen
detaillierten Vergleich von Theorie und Experiment durchzuführen, sind lokalisierte optische Strukturen
aber auch von grundsätzlichem Interesse. In einem von uns seit
längerer Zeit untersuchten und experimentell und theoretisch gut beherrschten nichtlinearen optischen
System (Alkalimetalldampf mit optischer Rückkopplung) wurden im Berichtszeitraum systematisch die
Eigenschaften lokalisierter Strukturen experimentell untersucht und mit theoretischen Vorhersagen verglichen.
Insbesondere wurde unter Bedingungen gearbeitet, in denen eine Bistabilität zwischen
unterschiedlichen Polarisationszuständen existiert, die zum Auftreten von
Polarisationsdomänen führen kann. Diese können zu Vektorsolitonen entarten.
Die Eigenschaften dieses Typs von Solitonen wurden detailliert untersucht und die Mechanismen ihrer
Stabilisierung konnten aufgeklärt werden. Bemerkenswerterweise wurde nicht nur das fundamentale
Soliton, sondern eine ganze Familie höherer Solitonen gefunden. Höhere transversale
Solitonen waren bei der numerischen Behandlung verschiedener Modellsysteme bereits mehrfach aufgetreten,
aber unseres Wissens noch nie im Experiment beobachtet. Darüberhinaus existieren auch
"Solitonenmoleküle" bzw. Cluster von Solitonen, die aus Solitonen der gleichen oder auch
unterschiedlicher Ordnung gebildet werden. Ferner wurden erste Untersuchungen zur Wechselwirkung der
Solitonen mit Domänenwänden angestellt. Die experimentellen Ergebnisse stimmen durchweg
gut mit Simulationsrechnungen überein, die wir auf der Basis unseres mathematischen Modells
durchführen.
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen:
| 
