Forschung & Entwicklung

Nichtlineare Optik in kleinsten Dimensionen

Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt neuen Sonderforschungsbereich ‚Nonlinear Optics down to Atomic Scales‘, in dem Geheimnisse der Optik weiter enträtselt werden sollen.

Für zunächst vier Jahre erhält das Team um den Physiker Professor Ulf Peschel und die Chemikerin Professor Stefanie Gräfe von der Friedrich-Schiller-Universität Jena eine Förderung von etwa neun Millionen Euro. Der Startschuss zum Großforschungsprojekt fällt am 1. Juli.

Phänomene der nichtlinearen Optik treten stets auf, wenn Licht auf Materie trifft, werden aber erst bei höheren Intensitäten sichtbar und wirklich relevant. Neben dem ursprünglichen Lichtstrahl wird dann zum Beispiel auch Strahlung anderer und zum Teil viel kürzerer Wellenlängen erzeugt – ein Effekt, der mit steigender Leistung immer wichtiger wird und daher als nichtlinear bezeichnet wird.

 „Unsere Forschung ist zunächst grundlagenorientiert, wobei wir zukünftige Anwendungen natürlich nicht aus den Augen verlieren wollen“, sagt Ulf Peschel. Die Arbeit im Sonderforschungsbereich werde deshalb zu gut zwei Dritteln aus Experimenten bestehen, das übrige Drittel sei der Theorie vorbehalten. Da neben der Optik auch Materialeigenschaften eine große Rolle spielen, arbeiten Physiker und Chemiker dabei Hand in Hand.

Die auftretenden Wechselwirkungsprozesse zwischen Licht und Materie wollen die Forscher mit atomarer Auflösung untersuchen, im Computer modellieren und schließlich sogar lernen zu kontrollieren. Gelingt das, winken viele Anwendungen, angefangen von winzigen Nanolasern, über extrem kompakte Röntgenquellen bis hin zur optischen Detektion weniger Atome. Am Ende ließen sich vielleicht sogar chemische Reaktionen zwischen einzelnen Molekülen in Echtzeit beobachten – eine Dimension, in die lineare optische Systeme bisher nicht vordringen können.

Im Rahmen des neuen Sonderforschungsbereiches wird die Friedrich-Schiller-Universität Jena mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und dem Leibniz-Institut für Photonische Technologien IPHT in Jena, aber auch mit der Humboldt-Universität Berlin und der Technischen Universität München zusammenarbeiten.

von mn

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