Integrierte Quantenlicht-Quellen für Systeme kontinuierlicher Variablen

Die integrierte Optik ermöglicht die Realisierung komplexer optischer Strukturen auf monolithischen nicht-linearen Wellenleiterstrukturen. Damit können erstmals miniaturisierte Quantenlicht-Quellen und Multiplexaufbauten mit verschiedenen Funktionalitäten und maßgeschneiderten Eigenschaften realisiert werden, die in üblichen Freistrahlaufbauten kaum machbar sind. In diesem Projekt sollen die Vorteile der integrierten Optik für die Implementierung verschiedener wellenleiterbasierter Quellen für Quantensysteme kontinuierlicher Variablen ausgenutzt werden. Als erstes Bauelement wird eine neuartige kompakte Quantenlicht-Quelle aufgebaut, die Licht-Zustände mit sehr hohen Quetschgraden erzeugt, deren Wellenlänge sich nicht von der Eingangswellenlänge unterscheidet. Dies wird über eine Wellenleiter-Architektur erreicht, die die Erzeugung der zweiten Harmonischen mit einer optischen parametrischen Verstärkung zurück zur Ursprungswellenlänge kombiniert, um gequetschtes Licht zu generieren. In der zweiten Phase des Projekts werden Konzepte der integrierten Quantenoptik, die in den letzten Jahren im Kontext von Photonenpaar-Quellen mittels parametrischer (Typ II) Zwei-Photonen-Fluoreszenz entwickelt wurden, genutzt und auf Systeme kontinuierlicher Variablen übertragen. Insbesondere wird hier erforscht, in wie weit das Engineering der spektralen Amplitudenkorrelationsstruktur parametrischer Abwärts-Konversionsprozessse in Kombination mit maßgeschneiderten monolithischer Wellenleiter-Resonatoren gewinnbringend eingesetzt werden kann, um die nicht-lineare Wechselwirkung für eine hoch effiziente Erzeugung von Zwei-Moden-gequetscher Zustände in Wellenleitern zu optimieren.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen