Nichtlineare Optik und Quantenoptik (Prof. Dr. W. Lange, HDoz. Dr. T. Ackemann)
Raumzeitliche Strukturen und ihre Kontrolle in oberflächenemittierenden Halbleiterlasern
Oberflächenemittierende Halbleiterlaser (vertical-cavity surface-emitting lasers = VCSEL)
finden aufgrund ihrer vorteilhaften Bauform in der letzten Zeit großes Interesse sowohl von Seiten der
grundlagen- als auch der anwendungsorientierten Forschung. Ihre Leistung und/oder Kohärenz wird
jedoch durch Instabilitäten begrenzt, an denen räumliche, zeitliche und Polarisationsfreiheitsgrade
beteiligt sind. Die resultierenden Zustände können als Beispiele für "optische Turbulenz"
angesehen werden und repräsentieren stark nichtlineare Strukturen. Ziel
des Projektes ist eine Charakterisierung und Analyse dieser Strukturen unter Gesichtspunkten der nichtlinearen
Dynamik und Strukturbildung sowie die Aufzeigung von Kontrollmöglichkeiten. Auf längere Sicht
ist damit zu rechnen, dass aufgrund dieser Untersuchungen die Eigenschaften technisch eingesetzter Laser
verbessert werden können. Erste
Experimente konzentrieren sich auf die Aufklärung der Mechanismen der Wellenzahl- und
Symmetrieselektion an der ersten Laserschwelle. Bei der Interpretation sind immer auch die in realen
Bauelementen vorhandenen Randeffekte und Inhomogenitäten zu berücksichtigen. Zur Kontrolle
und Stabiliserung der Laseremission sowie zur Synthese möglichst frei wählbarer Feldverteilungen
sollen Methoden der räumlich- und frequenzselektiven optischen Rückkopplung entwickelt
bzw. verbessert werden. Erste Experimente ergaben Hinweise auf die Existenz bistabiler, solitonenartiger
Filamente in VCSELn mit frequezselektiver Rückkopplung, die sich als Träger für rein optische
Schalt- und Datenverarbeitungsprozesse eignen könnten.
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Beteiligte Wissenschaftler:
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