Streuer-Laser

Laser sind faszinierend. Es gibt unzählige Spielarten. Praktisch alle beruhen auf stimulierter Emission in einem optischen Resonator (oft 2 Spiegel). In der AG Henneberger wird mit einem neuartigen Typ experimentiert, der ohne Resonator auskommt. Die unverzichtbare Rückkopplung wird hier durch Licht-Streuer erzeugt, die in gepumpte Halbleiterschichten eingebettet sind, welche die stimulierter Emission liefern. Das theoretische Verständnis der Streuer-Laser steht noch am Anfang. In diesem Zusammenhang werden folgende theoretische Themen für Bachelor- und Masterarbeiten angeboten.

Bachelor-Themen:

• Das Fernfeld von Streuer-Lasern
  
  Laserstrahlen können extrem kleine Öffnungswinkel haben. Ist das bei Streuer-Lasern auch so? Wie hängt die Winkelverteilung der spontanen und stimulierten Emission von der Streuerkonfiguration und von den Wellenleiter-Eigenschaften der Halbleiterschichten ab? Welche Schlüsse kann man aus den gemessenen Winkelverteilungen ziehen?
  
  
• Lichtstreuung an dielektrischen und plasmonischen Strukturen in und auf planaren Wellenleitern
  
  Für die Gestaltung der Streuer und der Wellenleiter gibt es weite Spielräume. Wie wird die Rückkopplung möglichst effektiv? Bisher wurden nur zylindrische Luftlöcher im Halbleiter in einem vereinfachten zweidimensionalen Modell untersucht. Jetzt soll die Streuung dreidimensional behandelt und auch auf metallische Streuer ausgedehnt werden. Dazu steht das leistungsfähige Simulationsprogramm JCMwave zur Verfügung.
  
  
• Vergleichende Studie regulärer Punktstreuer-Konfigurationen
  
  Bisher wurden nur Konfigurationen mit zufällig verteilten Streuern untersucht (Random Laser). Die Streuer lassen sich aber auch regulär anordnen, z.B. als Gitter analog zu photonischen Kristallen. Welche von den unzähligen möglichen Konfigurationen führen zu neuartigen Eigenschaften der Laser? Dieser Frage soll im Rahmen des einfachsten Modells nachgegangen werden: Punktstreuer in einem homogen gepumpten zweidimensionalen Medium.

Master-Themen:

• Nichtlineare Dynamik von Streuer-Lasern
  
  Zeitaufgelöste Explorationsmessungen an Streuer-Lasern haben Phänomene gezeigt, die von üblichem Laserverhalten abweichen und bisher nicht interpretiert werden konnten. Systematische Experimente dazu laufen im Rahmen eines Promotionsprojektes. In diesem Zusammenhang sollen in der Masterarbeit theoretische Modelle für die nichtlineare Dynamik von Streuer-Lasern entwickelt und getestet werden, die bei der Interpretation der Experimente helfen und Voraussagen ermöglichen.