We are interested in the optical, electronic, and quantum optical properties of different material systems which we analyze by microscopic theory and numerical simulations. For example, we study situations in which matter is excited by very short laser pulses. This makes it possible to investigate in detail very rapid dynamic processes that take place on time scales of a few femtoseconds (1 fs = 10^-15 s) or even in the range of attoseconds (1 as = 10^-18 s). Nonlinearities originating from the interaction with very intense light pulses can drastically alter the optical properties, e.g., modify transition frequencies, enable new excitation paths, lead to the emission of high harmonic radiation, … Besides purely optical processes, optically-induced transport phenomena or optics as a probe to investigate coherent transport processes such as several types of photocurrents, Bloch oscillations, etc. are of great interest. We also study the interaction with quantum light which open many novel possibilities to explore and control the light-matter interaction and is a promising route for future applications in quantum technologies.

The analysis of these questions often requires the solution of high-dimensional systems of coupled dynamic equations. This is usually only possible numerically. Therefore, programs are developed and evaluated on PCs, workstations, and parallel computer clusters to obtain useful results.

Überblick
Wir interessieren uns für die optischen, elektronischen und quantenoptischen Eigenschaften verschiedener Materialsysteme, die wir durch mikroskopische Theorie und numerische Simulationen analysieren. Zum Beispiel untersuchen wir Situationen, in denen Materie durch sehr kurze Laserpulse angeregt wird. Dies ermöglicht es, sehr schnelle dynamische Prozesse, die auf Zeitskalen von wenigen Femtosekunden (1 fs = 10^-15 s) oder sogar im Bereich von Attosekunden (1 as = 10^-18 s) ablaufen, detailliert zu untersuchen. Nichtlinearitäten, die aus der Wechselwirkung mit sehr intensiven Lichtimpulsen resultieren, können die optischen Eigenschaften drastisch verändern, z.B. Übergangsfrequenzen modifizieren, neue Anregungswege ermöglichen, zur Emission von Strahlung hoher Harmonischer führen,… Neben rein optischen Prozessen sind auch optisch induzierte Transportphänomene oder die Nutzung von optischen Experimenten zur Untersuchung kohärenter Transportprozesse wie verschiedene Arten von Photoströmen, Bloch-Oszillationen usw. von großem Interesse. Wir untersuchen auch die Wechselwirkung mit Quantenlicht, die die Grundlagen der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie neu beleuchtet und für verschiedene Anwendungen in der Quantentechnologie sehr vielversprechend ist.

Die Analyse dieser Fragen erfordert häufig die Lösung hochdimensionaler Systeme gekoppelter dynamischer Gleichungen. Dies ist normalerweise nur numerisch möglich. Daher werden Programme auf PCs, Workstations und parallelen Computerclustern entwickelt und ausgewertet, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.