Multifunktionale, aktive und nichtlineare optische Metaoberfl?chen

Intelligente planare Systeme, die eine Reihe von gleichzeitigen bei gleichzeitig kompakten Gr??e erfüllen k?nnen, sind in der aktuellen Optik-Forschung ein zentrales Thema. Meta-Oberfl?chen bestehen aus künstlichen subwellenl?ngen dicken Strukturen, die in der Lage sind, die optischen Eigenschaften von Lichtwellen umfassende zu beeinflussen. Meta-Oberfl?chen k?nnen leicht zur Ver?nderung der Lichtausbreitung, als Elemente zur Strahlformung und zur Kodierung von Information verwendet werden. Jedoch existieren immer noch Einschr?nkungen für Meta-Oberfl?chen, insbesondere für komplexe anisotrope Strukturen und Multilagenschichten. Diese erfordern zus?tzliche Aufwand beim Design und der Herstellung, da unterschiedliche elektromagnetische Kopplungsmechanismen und verschiedene Resonanzph?nomene berücksichtigt werden müssen. Nur unter Berücksichtigung solcher Effekte kann ein klares physikalisches Modell entwickelte werden, welches wiederum ein direktes und effizientes Design erm?glicht.Dieses Projekt besch?ftigt sich mit theoretischen und experimentellen Untersuchungen an optischen Meta-Oberfl?chen mit multifunktionalen, aktiven, linearen und nichtlinearen Eigenschaften, welche die Eigenschaften herk?mmlicher optischer Elemente übertreffen k?nnen. Damit Meta-Oberfl?chen mehrere Funktionen gleichzeitig übernehmen oder auch aktive optische Eigenschaften besitzen k?nnen, müssen verbesserte theoretische Modelle entwickelt und neue aktive Materialien bei der Realisierung verwendet werden. Zur Erh?hung der Funktionalit?t optischer Meta-Oberfl?chen, soll innerhalb des Projekts das Problem der gleichzeitigen Modifikation von mehreren Strahlparametern untersucht und die Anpassung von Algorithmen zum parallelen Multiplexing auf Meta-Oberfl?chen vorgenommen werden. Unser Ziel ist die Entwicklung von Meta-Oberfl?chen, die mehr als eine Eigenschaft des Lichts ver?ndern k?nnen, wie z.B. gleichzeitig ?nderung der Polarisation, Phase und Amplitude einer Welle. Zudem planen wir aktive Materialien zu verwenden, so dass die optischen Eigenschaften durch einen externen Stimulus dynamisch ver?ndert werden k?nnen.Das Projekt gliedert sich in vier Teilbereiche, die sich auf einzelne Teilaspekte konzentrieren: Fundamentale Designmethoden, ?Deep Learning“ für ein schnelleres Design, Multifunktionalit?t sowie aktive Kontrolle von linearen und nichtlinearen Effekten. Die in diesem Projekt entwickelten Techniken und Methoden sollen dazu beitragen, die Performance von Meta-Oberfl?chen zu verbessern und neuartige multifunktionale optische Bauelemente zu erm?glichen. Dieses Kooperationsprojekt kombiniert dabei die Erfahrung von zwei Gruppen an der Universit?t Paderborn und dem Beijing Institute of Technology in den Bereichen Nanophotonik, diffraktiver Optik, Holographie und nichtlinearer Optik.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen

Internationaler Bezug China

Partnerorganisation National Natural Science Foundation of China