Topologische Effekte haben die Physik in den vergangenen Jahren um eine Reihe neuer Möglichkeiten zur Kontrolle und Manipulation von Zuständen bereichert. Im Falle topologischer Isolatoren werden ...Ladungsträger an Ober‐ und Grenzflächen geleitet, während das Volumen isolierend ist. Eine solche topologische Leitung wurde auch auf photonische Systeme mit Verstärkung erweitert. Unserer Arbeitsgruppe an der Universität Würzburg ist es nun in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Moti Segev am Technion in Israel sowie Forschern aus Jena und Oldenburg erstmals gelungen, eine Vielzahl vertikaler Laserresonatoren zu einem topologischen Laser zu kombinieren.
Jenseits von Parität und Zeit Heinrich, Matthias
Physik in unserer Zeit,
01/2021, Volume:
52, Issue:
1
Journal Article
Zusammenfassung
Innovative Design‐Ansätze für leistungsstarke photonische Bauelemente bedienen sich grundlegender Prinzipien aus anderen Teilgebieten der Physik. Parität‐Zeitumkehr‐Symmetrie ...(PT‐Symmetrie) ermöglicht durch das komplexe Zusammenspiel aus dämpfenden und verstärkenden Materialien neuartige Funktionalitäten und eine verlustfreie Manipulation optischer Signale. Allerdings sind gerade lichtverstärkende Medien technisch nur schwierig mit den nötigen mikroskopischen Strukturgrößen realisierbar. Hier bietet das aus der Teilchenphysik stammende Konzept der Supersymmetrie (SUSY) eine Lösung. Mit SUSY lassen sich „Superpartner“ zu Systemen kreieren, die im Fernfeld die gleichen optischen Eigenschaften zeigen. Trotzdem können die Superpartner in der Mikrostruktur abweichen, sodass zum Beispiel stark brechende, teure oder toxische Materialien entfallen können. In Bezug auf photonische Schaltkreise ermöglicht SUSY die Verwendung mehrmodiger Lichtleiter, die zugleich erhebliche Steigerungen der Übertragungsbandbreite und eine merkliche Senkung der Leistungsaufnahme versprechen.
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