Diffraction-less multidimensional light propagation in coherently controlled media
Final Report Abstract
Eine große Herausforderung für die optische Informationsverarbeitung ist die Beugung, die z.B. Grenzen für das Auflösungsvermögen von optischen Systemen setzt. Es gibt eine Reihe von Ansätzen in der Literatur, um derartige Limitierungen zu umgehen, und insbesondere auch, um eine beugungsfreie Lichtpropagation für spezielle Lichtmoden zu erreichen. Kürzlich wurde jedoch ein neuer Ansatz vorgeschlagen und experimentell demonstriert, der es erlaubt, (in gewissen Grenzen) beliebige Lichtmoden beugungsfrei durch ein atomares Medium zu propagieren. Diese neue Methode war der Ausgangspunkt des Projekts. Das Ziel war dabei, das Potential dieser Methode zu analysieren, seine Nachteile zu umgehen, und neue Anwendungen basierend auf der Methode zu entwickeln. Als zentrale Ergebnisse konnten zwei Methoden entwickelt werden, um die bisher unumgänglich mit der beugungsfreien Propagation verknüpften Absorption des propagierten Lichtstrahls zu umgehen. Damit konnte der Hauptnachteil der Methode überwunden werden. Weiterhin wurde die Methode auf nichtlineare Lichtpropagation erweitert. Dies erlaubt es etwa, das zu propagierende Lichtfeld in einen anderen Frequenzbereich zu übertragen, ohne dass dabei Verzerrungen durch Beugung entstehen. Ebenso wurde ein System entwickelt, um eine kontrollierbare Phase auf das propagierende Feld aufzuprägen, was für die optische Informationsverarbeitung von Interesse sein könnte. Schließlich wurden langreichweitig wechselwirkenden Rydberggase untersucht, in denen die Antwort des atomaren Mediums nichtlokal ist, d.h., vom Zustand des Systems in der Umgebung abhängt. Hier wurde vor allem die sogenannte Modulationsinstabilität in thermischen Rydberggasen untersucht.
Publications
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Control of beam propagation in optically written waveguides beyond the paraxial approximation, Phys. Rev. A 87, 043842 (2013)
L. Zhang, T. N. Dey, and J. Evers
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Diffractionless image propagation and frequency conversion via four-wave mixing exploiting the thermal motion of atoms, Phys. Rev. A 89, 013817 (2014)
L. Zhang and J. Evers
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Uniform phase modulation via control of refractive index in a thermal atom vapor with vanishing diffraction or absorption, Phys. Rev. A 90, 023826 (2014)
L. Zhang and J. Evers
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Nonlocal nonlinear response of thermal Rydberg atoms and modulational instability in absorptive nonlinear media
L. Zhang and J. Evers
