Optische Mikroresonatoren Licht kontrolliert leiten

Mikroresonator mit Nanonadeln und Wellenleitern
Mikroresonator mit Nanonadeln und Wellenleitern

Physiker der Universität Magdeburg haben gemeinsam mit Kollegen aus Österreich und den USA eine neue Art von Lichtspeichern entwickelt – optische Mikroresonatoren. Das Besondere ist: Sie schließen Lichtwellen ein und können sie auch gezielt und kontrolliert leiten.

Die Forschungsergebnisse der Universität Magdeburg könnten die Weiterleitung digitaler Informationen vorantreiben. Bisher wurde für die Weiterleitung digitaler Inhalte die Mobilität von Elektronen genutzt, was künftig durch kontrolliert gelenkte Lichtwellen ersetzen werden könnte. Licht ist wesentlich schneller, als die relativ langsamen Elektrononen, die sich außerdem mit großem Reibungsverlust bewegend. Auch für die Hardware wären Mikroresonatoren von Vorteil, denn durch die fehlende Reibungswärme würden sich Prozessoren nicht mehr aufheizen.

Licht ist nicht greifbar und bewegt sich mit großer Geschwindigkeit. Laut Prof. Jan Wiersig vom Lehrstuhl für Theoretische Physik lässt sich Licht jedoch auf kleinstem Raum einfangen, indem es an den Wänden eines mikroskopischen Containers totalreflektiert wird. »Durch die ständige Spiegelung wird das Licht gewissermaßen eingesperrt und kann nicht entweichen.« Wie in einem Karussell laufe das Licht dabei im Kreis, allerdings ohne wohldefinierten Umlaufsinn. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben nun nachgewiesen, wie dieser Lichtfluss dynamisch kontrolliert werden kann. Die Steuerung von Lichtstrahlausrichtung und dem Lichtfluss, eignet sich für verschiedene Anwendungen, wie die Informationsübertragung oder das Steuern der Lichtausstrahlungsrichtung von winzigen hocheffizienten Lasern.

Bereits vor einigen Jahren hatte die Arbeitsgruppe die Vermutung aufgestellt, dass Licht in asymmetrisch geformten Mikroresonatoren eine gewisse Vorzugsrichtung habe und so zielgerichtet gesteuert und gelenkt werden könne. Nun wurde diese Vorhersage in einer Kooperation mit den Teams von Prof. Stefan Rotter von der TU Wien und Prof. Lan Yang von der Washington University experimentell bestätigt.

Die Forschungsergebnisse finden Sie hier.