Projektbeschreibung
Intersubband-Polaritonen: wegbereitend für eine völlig neue Optoelektronik
Die Optoelektronik verbindet die Anwendung der Elektronik mit der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Sie gilt in den Bereichen optische Kommunikation, Beleuchtung, optische Sensoren und Solarzellen als wegweisend. Die meisten optoelektronischen Bauelemente beruhen auf der sogenannten schwachen Kopplung zwischen Licht und Materie. Eine starke Kopplung zwischen beiden kann zur Bildung von Hohlraumpolaritonen führen, die zum Teil aus Licht und zum Teil aus Materialanregungen bestehen. Im Halbleiterbereich sind Exzitonen-Polaritonen der am umfassendsten erforschte Typ stark gekoppelter Systeme. Vor kurzem wurde eine neue Art der Anregung entdeckt: Intersubband-Polaritonen. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts MIR-BOSE lautet, ihr Potenzial mit völlig neuen optoelektronischen Bauelementen für mittleres und fernes Infrarot zu demonstrieren, die auf Intersubband-Polaritonen und Bose-Einstein-Kondensation basieren.
Ziel
Optoelectronic devices typically operate in the weak coupling regime between light and matter, for example in conventional lasers relying on population inversion to achieve optical gain. Recently there has been a surge of interest in quantum systems operating instead in the strong coupling regime, when the coupling strength of the light-matter interaction is so strong that new states – cavity polaritons – are created, that are partially light, partially material excitation. In semiconductors, exciton-polaritons have been the most widely studied type of strongly coupled system. Recently a new phenomenon has been realized exploiting intersubband transitions. The resulting excitations are called intersubband polaritons, and they have two remarkable properties: (i) a bosonic character that is maintained up to high carrier densities since they are not restricted by the Mott transition limit; (ii) large Rabi splittings. Although the scientific community has explored the basic science of intersubband polaritons, their potential for future and innovative optoelectronic devices has been entirely untapped.
The MIR-BOSE project will realize this potential, and demonstrate disruptive optoelectronic devices operating in the strong coupling regime between light and matter. We will demonstrate the first bosonic lasers operating in the mid-IR and THz ranges of the electromagnetic spectrum. Laser action here does not rely on population inversion, so we will achieve temperature independent operation and high powers. We will demonstrate a new concept of inverse-Q-switching leading to the generation of high power pulses in the mid-IR, overcoming severe bottlenecks in current technology. Finally, we will demonstrate non-classical/quantum light sources and devices, generating squeezed states of light in the mid-IR/THz spectral range for quantum optics. These new sources will have a major impact on several technologies and applications, being advantageous compared to current solutions.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsoptoelectronics
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physicsultrafast lasers
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencesphysical sciencesquantum physicsquantum optics
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physicspulsed lasers
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
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H2020-FETOPEN-1-2016-2017
Finanzierungsplan
RIA - Research and Innovation actionKoordinator
91190 Gif-Sur-Yvette
Frankreich