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    Fakultät für Physik und Astronomie

    Pionierleistung mit sandkorngroßen Lasern

    25.08.2022

    Die Entwicklung eines topologischen Lasernetzwerks durch ein Team des Würzburg-Dresdner Exzellenzclusters ct.qmat gilt als Pionierleistung in der Physik. Der Würzburger Forscher Sebastian Klembt wurde nun hierfür ausgezeichnet.

     Der Physiker Sebastian Klembt ist Juniorprofessor an der Uni Würzburg.
    Der Physiker Sebastian Klembt ist Juniorprofessor an der Uni Würzburg. (Bild: BKfotofilm)

    Sebastian Klembt, Juniorprofessor für „Light-Matter Interaction and Topological Photonics“ des Würzburg-Dresdener Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien an der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, zählt in diesem Jahr zu den Shortlist-Ausgezeichneten des „Falling Walls Science Breakthroughs of the Year“. Der Grund: Mit seiner Arbeit am Exzellenzcluster konnte er in Kooperation mit einem israelischen Forschungsteam ein topologisches Lasernetzwerk erstellen.

    Ein Lasernetzwerk, das wie ein einziger Laser agiert

    2021 erschien die Arbeit im Wissenschaftsjournal Science – und sorgte in der Fachwelt für Aufsehen. Klembt und sein Team präsentierten darin ein nur sandkorngroßes, hocheffektives Netzwerk aus oberflächenemittierenden Lasern, die wie ein einziger Laser agieren.

    Damit kann man die Leistung von Mikrolasern – sogenannte Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) – steigern, die in Mobiltelefonen, Glasfasernetzen und anderen Alltagstechnologien bereits fest verankert sind. Obwohl sie weit verbreitet sind, haben VCSEL-Bauelemente eine winzige Größe von nur wenigen Mikrometern. Das setzt der Ausgangsleistung, die sie erzeugen können, enge Grenzen.

    Klembts Durchbruch: Es wird eine einzigartige geometrische Anordnung von Lasern auf einem Chip verwendet – eine photonische topologische Isolatorplattform. Damit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass es theoretisch und experimentell möglich ist, VCSEL-Laser zu kombinieren, um einen robusteren und hocheffizienten Laser zu erhalten.

    Falling Walls Science Summit

    Der „Falling Walls Science Summit“ ist ein internationales und interdisziplinäres Forum für wissenschaftliche Pionierleistungen und den Dialog zwischen führenden Forschenden und der Gesellschaft. Für den diesjährigen Wettbewerb hat die Falling-Walls-Jury mehr als 1.000 Nominierungen von führenden akademischen Einrichtungen aus 105 Ländern geprüft. Die Shortlist-Auszeichnungen sind dabei der erste Schritt: Aus diesen werden dann Mitte September die „Science Breakthroughs 2022“ gekürt.

    Exzellenzcluster ct.qmat

    Das Exzellenzcluster ct.qmat – Complexity and Topology in Quantum Matter (Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien) wird seit 2019 gemeinsam von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und der TU Dresden getragen.

    Mehr als 270 Forschende aus 34 Ländern und von vier Kontinenten erforschen topologische Quantenmaterialien, die unter extremen Bedingungen wie ultratiefen Temperaturen, hohem Druck oder starken Magnetfeldern überraschende Phänomene offenbaren. Das Exzellenzcluster wird im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert – als einziges bundeslandübergreifendes Cluster in Deutschland.

    Von Kristian Lozina

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