Plasmonische Elemente und nanoskaliertes Licht

Kommunikationstechnik basierend auf Licht als Informationsträger hat sich bewährt, um große Mengen von Daten in kürzester Zeit zu übertragen. Limitierende Faktoren bei dieser Art der Datenübertragung und Verarbeitung treten zum Beispiel an der Schnittstelle zwischen Photonik und Elektronik auf. Beispielsweise liegen Schaltfrequenzen elektronischer Bauteile im Bereich einiger Gigahertz, was deutlich unterhalb der Lichtfrequenz liegt. An dieser Schnittstelle kommt der Bereich der Plasmonik zu tragen.

Bei plasmonischen Bauteilen wird das Licht an die quasi-freien Elektronen von Metallen gekoppelt, was zu hohen Feldstärken nahe der Metalloberflächen führt. Diese sogenannten Oberflächen-Plasmon-Polaritonen können an Nanopartikeln lokalisiert sein oder entlang von Oberflächen propagieren. Die Kombination aus diesen Eigenschaften eröffnet neue Möglichkeiten im Bereich der Sensorik, der Lichtleitung entlang von Grenzflächen, sowie der Lichtmanipulation in kleinsten Raumgebieten.

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit dem Design von plasmonischen Metamaterialien und auch deren Wechselwirkung mit der Nahfeldumgebung. Dadurch können beispielsweise richtungsabhängige Lichtkoppler realisiert werden, die sensitiv auf spezielle Polarisationszustände reagieren oder auch Detektoren entwickelt werden, die äußerst sensitiv auf Änderungen in der Nahfeldumgebung reagieren.