SPP 1113:  Photonic Crystals

Final Report Abstract

"Photonische Kristalle" oder "photonic band gap materials", erstmals 1987 durch E. Yablonovitch und S. John theoretisch beschrieben, bestehen aus periodischen Anordnungen dielektrischer Strukturen mit Gitterkonstanten im Bereich der Lichtwellenlänge und haben bezüglich Photonen ähnliche Eigenschaften wie Halbleitermaterialien bezüglich Elektronen und Löchern. Insbesondere lassen sich Bandlücken im Energiespektrum der Photonen erzeugen. Damit kann z.B. die spontane Emission aus Zwei-Niveau-Systemen, die in einen Photonischen Kristall eingebaut sind, völlig unterdrückt werden, falls die Wellenlänge des emittierten Lichts in die Energielücke des Photonischen Kristalls fällt, was die Möglichkeit zu einer Reihe von neuartigen photonischen Bauelementen, wie Laser mit niedriger Schwelle, eröffnet. Eine zusätzliche Attraktion für Forschung und Anwendung besteht darin, in die Photonischen Kristalle gezielt Defekte einzubauen, mit Auswirkungen ähnlich wie bei Halbleitern, aber auch mit neuartigen Eigenschaften. Auch hiermit sind neue Bauelemente für eine integrierte Optoelektronik im Bereich der Telekommunikation zu erwarten sowie opto-optische oder elektro-optische Schalter. International gibt es besonders in den USA und Japan lebhafte Aktivitäten auf dem Gebiet der Photonischen Kristalle. Die Zeitschrift „Science“ hat das Gebiet der Photonischen Kristalle als eines von sechs der in naher Zukunft bedeutenden Forschungsgebiete eingestuft. Eine Förderung des weltweit aktuellen Forschungsthemas der Photonischen Kristalle im Rahmen eines Schwerpunktprogramms würde Deutschland eine realistische Chance geben, auf diesem Gebiet in die internationale Spitzengruppe vorzustoßen. Das hohe Interesse vieler Forschergruppen, die klar vorhandene Kompetenz in wesentlichen Teilbereichen und das hohe Innovationspotential für zukünftige Anwendungen lassen eine Förderung als besonders wünschenswert erscheinen.

Publications

• „Photonic Crystals - Advances in Design, Fabrication, and Characterization", Wiley-VCH (2003), ISBN: 3527404325
  Dr. Kurt Busch, Stefan Lölkes, Prof. Dr. Ralf Wehrspohn, and Prof. Dr. Helmut Föll (eds.)
  
• „Nanophotonic Materials - Photonic Crystals, Plasmonics and Metamaterials", Wiley-VCH (2008), ISBN: 978-3-527-40858-0
  Prof. Dr. Ralf Wehrspohn, Prof. Dr. H. Kitzerow, Prof. Dr. Kurt Busch (eds.)
  

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