Quanten- und Nanooptik mit Mikroresonatoren

Licht ermöglicht uns umfangreiche Einblicke in die Welt des Mikro- und Nanokosmos und dient als effizienter Informationsträger für den digitalen Datenstrom. Von der Mikroskopie bis zur Photonik kämpft man deshalb darum, auch noch das letzte Quäntchen Information des Lichts zu nutzen, und Licht effizient zu kontrollieren. Optische Mikroresonatoren sind dafür ein leistungsstarkes Element – sie können die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie verstärken und bieten neuartige Möglichkeiten zur Kontrolle von Licht. Bestehend aus mikroskopischen spiegelnden Grenzflächen können Resonatoren Licht konzentrieren, filtern und auf kleinstem Raum speichern. Damit kann zum Beispiel die Sensitivität optischer Messungen dramatisch verbessert werden. Bringt man eine Probe in einen Resonator, so kann darin umlaufendes Licht vielmals damit wechselwirken und die Auswirkungen von Dispersion, Absorption und Streuung werden verstärkt. Das ermöglicht z.B. die Detektion einzelner Moleküle und die Charakterisierung einzelner Nanopartikel. Zudem ermöglichen optische Resonatoren die Realisierung effizienter Bauelemente für künftige Quantennetzwerke, in denen Quanteninformation generiert, übertragen und verarbeitet wird.