Photonik (PHO)

Überblick

Photonik ist die Wissenschaft von den Photonen, also den Elementarbestand­teilen des Lichts. Ihr Gegenstand ist die Ausbreitung von Licht, seine Wechsel­wirkung mit Materie (man denke an Halbleiter, Glasfasern, etc.), und seine quantenhafte Natur. Perspektivisch geht es um eine Technologie analog zur „Elektronik“, die aber Photonen statt Elektronen einsetzt, um im weitesten Sinn Information darzustellen, zu übertragen, zu speichern und zu verarbeiten. Alle Experten erwarten, dass die Technologie der Photonik in absehbarer Zeit die der Elektronik in vielerlei Hinsicht überflügeln wird. Daher wird weltweit intensiv an Entwicklungen im Rahmen der Photonik geforscht.

Zentrales Anliegen ist das Verständnis fundamentaler physikalischer Grundlagen. Ein wichtiges Merkmal ist, dass die Quantenenergie Ephot= h f im optischen Frequenzbereich größer ist als die thermische Energie Etherm= kBT. Anders als in der Elektronik spielen typische Quanteneffekte in der Photonik daher eine sehr wichtige Rolle und führen zu völlig neuen Phänomenen. 

Kernthemen

  • Grundlagen der Photonik
  • Halbleiteroptik
  • Spektroskopie und Nichtlineare Optik
  • Quantenoptik
  • Glasfaseroptik
  • Molekülphysik

Eine detaillierte Übersicht der Module befindet sich im  Modulhandbuch.

Verknüpfungen

Zentrales Anliegen der Photonik ist die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Daher gibt sich eine innige Verknüpfung mit den Fragestellungen der Vertiefungsrichtung Moleküle, Cluster, Plasmen, die die strukturellen Eigenschaften und das dynamische Verhalten von Materie untersucht. Die Photonik liefert wichtige Beiträge, z.B. bei Laser-spektroskopischen Methoden, und profitiert ihrerseits von den Einsichten in die Struktur der Materie.

Dieselben Methoden und Einsichten bilden zugleich eine Klammer zum Studium der Atmosphäre und des Ozeans. Da photonische Elemente zunehmend miniaturisiert werden, besteht ebenfalls eine enge Verknüpfung mit der Vertiefungsrichtung Nanomaterialien.

Darüber hinaus trägt die Photonik überall bei, wo z.B. Laserphysik oder –anwendungen gefragt sind: das reicht von Chemie und Biologie zu Medizin, von der Messtechnik zur Nachrichtentechnik, und bei der Darstellung von Daten zur Informatik.