29. May 2022

Propagation und Verstärkung von Licht in ungeordneten Medien Propagation und Verstärkung von Licht in ungeordneten Medien

Elektromagnetische Wellen (Licht) können in ungeordneten, dielektrischen Medien (ähnlich wie klassiche Teilchen in einer zufälligen Anordnung von Streuzentren) diffundieren. Aufgrund der Wellennatur des Lichts kann es zusätzlich zu Interferenzeffekten kommen, die schliesslich dazu führen, dass Licht in dem Medium nicht mehr propagieren kann, sondern als lokalisierte (Schwingungs-)Mode in dem Medium ``gefangen'' bleibt. Dieser Effekt wird analog bei Elektronenwellen in Metallen beobachtet und führt dort zu einem unordnungsinduzierten Metall-Isolator-Übergang. Interessante neue Phänomene treten auf, wenn das dielektrische Medium zusätzlich ein LASER-Medium ist, also Licht kohärent verstärken kann. LASER-Tätigkeit und Lokalisierung des Lichts beeinflussen sich dann gegenseitig. Insbesondere ist es denkbar, einen LASER ohne Resonator zu konstruieren, bei dem das Licht nicht durch einen Resonator sondern aufgrund der Unordnung im System gefangen wird (``Random LASER''). Sowohl die erwähnten Lokalisierungseigenschaften von Licht als auch das Wechselspiel mit ungeordneten LASER-Materialien ist unzureichend verstanden und wird in Zusammenarbeit mit Forschungsgruppen in Deutschland und den USA untersucht.

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