Nichtlineare photonische topologische Isolatoren

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Szameit, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388976608

Das Ziel dieses Projektes ist das Verständnis neuer physikalischer Phänomene in nichtlinearen photonischen topologischen Materialien, basierend auf der Nutzung gekoppelter optischer Wellenleitersysteme. Unsere Forschung, welche sowohl theoretischer als auch experimenteller Nature ist, fokussiert vor allem auf (1) das Studium topologischer nichtlinearer Moden; (2) Studien zu neuartigen Gitterstrukturen, insbesondere in Lieb- und Kagomegeometrie; (3) Studien zu nichtlinear Wellendynamik in topologischen Materialien mit PT-symmetrischer Gitterstruktur.Unsere Resultate werden nicht nur neue fundamentale physikalische Prinzipien zu Tage fördern, was erst durch die Nutzung unseres fortgeschrittenen und umfassend kontrollierbaren optischen Systems (Arrays gekoppelter Wellenleiter) möglich ist, sondern auch eine technologische Dimension besitzen, da sie neue Ansätze in der Telekommunikation und der photonischen Datenverarbeitung nach sich ziehen werden. Unsere überlegene Fabrikationstechnik erlaubt es uns, eine Vielzahl an physikalischen Fragestellungen zu beantworten. Wir werden unsere experimentelle Arbeit durch theoretische Analysen untersetzen, um unsere Resultate detailliert zu erklären und die Leistungsfähigkeit unserer Proben zu optimieren.Die Zielstellungen unseres Projektes sind im Einzelnen: (1) Die erstmalige Demonstration eines topologischen nichtlinearen Randzustandes sowie eines topologischen Solitons; (2) die theoretische und experimentelle Untersuchung des Einflusses der Geometrie aus die Ausbildung linearer und nichtlinearer topologischer Moden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Lieb- und die Kagomegeometrie gelegt, welche drei Gitterpunkte pro Einheitszelle aufweisen; (3) die theoretische und experimentelle Analyse von nichtlinearen topologischen Randzuständen und Solitonen in PT-symmetrischen photonischen Systemen. Wir werden die Existenzbedingungen, ihre Stabilität und ihre dynamischen Eigenschaften untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yaroslav Kartashov