Kompakte kohärente sub-Terahertz Quellen basierend auf Quantenpunktlaser-Frequenzkämmen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Stefan Breuer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438641949

Ziel dieses Forschungsstipendienprojekts ist es, die experimentellen Grundlagen der Frequenzkammlaser-basierten kohärenten Sub-Terahertz Signalerzeugung signifikant zu verbessern. Anhand des Designs, der Optimierung, des Herstellens sowie der experimentellen Charakterisierung einer neuen Klasse von elektrisch-gepumpten Nahinfrarot-emittierenden monolithischen Frequenzkammlasern und deren Integration mit einer rekonfigurierbaren Antenne, wird eine neuartige miniaturisierte photonische Plattform zur Erzeugung und Abstrahlung von Sub-Terahertz-Signalen in den freien Raum entwickelt. Die Frequenzkammlaser basieren auf Halbleiter-Quantenpunkten, nutzen deren ultraschnelle Verstärkungs- und Absorptionsdynamik und ermöglichen einen sehr hohen Wirkungsgrad der Umwandlung von Licht in Mikrowellen. Das Auslegen und Platzieren mehrerer Lasersegmente entlang einer Ringlaser-Geometrie erlaubt nicht nur die rekonfigurierbare Erzeugung und Steuerung von Sub-Terahertz-Signalen anhand der kollidierenden Pulsmodenkopplung, sowie auch den Zugang zu ultrahoher Pulszugstabilität mit geringem Phasen- und Amplitudenrauschen. Ziel ist es, die Laser- sowie die Mikrowellenemissionsdynamik der entwickelten elektrisch-gepumpten Frequenzkammlasern mit einstellbarer Sub-Terahertz-Emission und schmaler Radiofrequenz-Linienbreite umfassend experimentell zu untersuchen und zu verbessern, um neue Anwendungen in den Bereichen Terahertz-Kommunikation, Radioastronomie, Optisches Abtasten und der Quantenoptik zu eröffnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Federico Capasso