Kohärentes perfektes Licht für Organische Mikrobauelemente

• Antragsteller: Professor Dr. Karl Leo
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442597684

Dieses Projekt untersucht grundlegende Ideen und Ansätze unter dem Konzept des kohärenten perfekten Lichts. Ziel ist die Entwicklung der Konzepte für neuartige organisch-photonische Mikrobauelemente, deren optische Funktion mittels der Kohärenz als Freiheitsgrad in einem großen Bereich eingestellt werden können. Durch präzise Kontrolle der Amplituden, relativen Phasen und Polarisationen des einfallenden Lichts sollen neue und optimierte Konzepte entwickelt werden. Zu den möglichen Anwendungen gehören kohärente perfekte Absorption und Transmission, kohärente perfekte Einkopplung von Licht in optische Wellenleiter, integrierte planare Schaltkreise, verschiedene Arten von kritisch gekoppelten organischen Dünnschichtbauelementen und weitere.Die kohärente Steuerung all dieser Phänomene ist nur in komplexen photonischen Strukturen, die gezielt entworfen und hergestellt werden, um die gewünschten Eigenfunktionen zu unterstützen, möglich. Daher ist die Möglichkeit zur Entwicklung und präzisen Kontrolle von grundlegenden Produktionsprozessen der Bauelemente mit Sub-Wellenlängen-Präzision, welche der Gruppe zur Verfügung stehen, essentiell für das Erreichen der Ziele. Die meisten in diesem Projekt vorgeschlagenen Ansätze bedingen den Verlust von Resonanzbedingungen (z.B. kohärente perfekte Lichteinkoppler) oder den dichroitischen Betrieb bei zwei Wellenlängen (z.B. kritisch gekoppelte organische Laser), was häufig der Nutzung aperiodischer photonischer Strukturen bedarf. Da diese mit Standard-Rechentechniken, wie Transfer- oder Streumatrizen oder mit FDTD-Ansatz, schwierig zu entwerfen und optimieren sind, werden numerisch stochastische und probabilistische Methoden verwendet. Ein weiterer Ansatz sind optisch anisotrope Kavitäten, um die Physik und das Verhalten des Lichts an "exceptional Points" im k-Raum besser zu verstehen. Dabei stellt die Polarisation des Lichts einen essentiellen und kritischen Parameter dar, welcher aufgrund der chiralen Dynamik des sich ausbreitenden Lichts in Folge optischer Anisotropie die präzise Einstellung der Absorption in Kavitäten erlaubt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen