Nichtlineare Interferometrie mit hochverstärkter parametrischer Fluoreszenz
Mahmoud Kalash, Marcello Passos, Aditya Sudharsanam (in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Nicolas Treps, LKB, Sorbonne, und Radim Filip, University of Olomouc)
Ein nichtlineares Interferometer ist ein Gerät, bei dem sich zwei nichtlineare Effekte gegenseitig verstärken oder unterdrücken können. Wenn beispielsweise in jedem der beiden aufeinanderfolgenden nichtlinearen Kristallen die parametrische Fluoreszenz stattfindet, beeinflusst die nichtlineare Interferenz die Modenstruktur des Ausgangslichts. Das Ausgangslicht reagiert sehr empfindlich auf die zwischen den Kristallen eingeführte Phase. Dies ermöglicht Phasenmessungen mit einer Genauigkeit, die über die klassischen Grenzen hinausgeht. Darüber hinaus kann der zweite nichtlineare Kristall durch Verstärkung des vom ersten nichtlinearen Kristall erzeugten Quantenzustands die Rekonstruktion dieses Quantenzustands erheblich verbessern.
Starkfeldphysik mit hellem gequetschtem Vakuum
Andrei Rasputnyi, Giovanni Zotti (in Zusammenarbeit mit den Gruppen von Denis Seletskiy, Polytechnique Montréal, Hamed Merdji, École Polytechnique, und Misha Ivanov, Max-Born-Institut)
Eine der wichtigsten Eigenschaften von hellem gequetschtem Vakuum sind die stark erhöhten Intensitätsschwankungen. Dies macht es besonders effizient für alle Multiphotoneneffekte, einschließlich der Harmonik Erzeugung. Darüber hinaus können sogar Starkfeld-Effekte wie die Erzeugung hoher Harmonischer und die Schwellenwert-Ionisation durch helles gequetschtes Vakuum angetrieben werden.
Ein aktueller Trend in der Photonik ist die Miniaturisierung und Integration nichtlinearer optischer Bauelemente. In diesem Projekt erzeugen wir verschränkte Photonen durch spontane parametrische Fluoreszenz und spontane Vierwellenmischung aus ultradünnen stark nichtlinearen Schichten und Metaoberflächen. Diese neuartigen Quellen unterliegen keinen Phasenanpassungsbedingungen und können aus hochgradig nichtlinearen Materialien bestehen. Ihre Effizienz lässt sich zudem durch Nanostrukturresonanzen weiter steigern. Diese Quellen können auch multifunktional sein, sodass mehrere Prozesse auf derselben Plattform möglich sind, und sie lassen sich leicht abstimmen. Ein Beispiel hierfür ist ein Flüssigkristall, bei dem die Erzeugung verschränkter Photonen effizient und durch ein externes elektrisches Feld abstimmbar ist.
Erzeugung von Photonenpaaren in Photonischen Kristallfasern
Santiago Lopez Huidobro (in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Nicolas Joly, FAU)
Wir erzeugen Photonenpaare durch Vierwellenmischung in mit Edelgas (Xenon oder Argon) gefüllten Hohlkern-photonischen Kristallfasern. Durch Veränderung des Gasdrucks können wir die Wellenlängen beider Photonen in einem extrem breiten Bereich abstimmen, der mehr als zwei Oktaven umfasst und auf der einen Seite den ultravioletten Bereich und auf der anderen Seite den infraroten Bereich erreicht. Das aktuelle Ziel ist eine breitbandige Quelle verschränkter Photonen und deren Anwendung in der Sensorik
Erzeugung von Photonentripletts
Changjin Son (in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Nicolas Joly, FAU)
Unser Ziel ist ein neuer Quanteneffekt, die parametrische Fluoreszenz dritter Ordnung: der direkte Zerfall eines hochfrequenten Photons in ein Photonentriplett. Dies kann in jedem nichtlinearen Material dritter Ordnung stattfinden, aber wir glauben, die besten Kandidaten sind (i) Submikrometer-Fasertaper, die in Hochdruckgas getaucht werden, um die Phasenanpassung zu optimieren, (ii) ultradünne, stark nichtlineare Schichten und (iii) resonante Metaoberflächen mit hoher Nichtlinearität dritter Ordnung. Die beiden letzteren erfordern aufgrund ihrer extrem geringen Schichtdicke keine besonderen Maßnahmen, um die Phasenanpassung zu gewährleisten.
Wenn eine Strahlungsquelle, sei sie klassisch oder quantenmechanisch, eine Mehrmodenfrequenz aufweist, wie kann man dann einen einzelnen Modus herausfiltern, ohne Verluste zu verursachen oder andere Moden zu vermischen? Bislang wurde noch keine effiziente Lösung gefunden. Wir werden dies mithilfe eines dispersiven Elements und der projektiven Operation eines planaren Wellenleiters erreichen.
