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Förderbeginn 01.07.2010
Mechanische Anregung zwei-dimensionaler photonischer Kristall-Membranenstrukturen mittels akustischer Oberflächenwellen
Prof. Dr. Hubert Krenner
Universität Augsburg
Lehrstuhl für Experimentalphysik I
Prof. Dr. Dirk Bouwmeester
University of California, Santa Barbara
Department of Physics
In dieser Kooperation wird der Einfluss einer, durch eine akustischee Oberflächenwellen (engl. Surface acoustic waves, SAW) induzierte, mechanische Anregung auf das Modenspektrum eines nanoskaligen optischen Resonators untersucht. Diese optische Kavität wird durch einen Defekt in einem photonischen Kristall realisiert, der in einer dünnen Halbleiter-Membran definiert ist. Hauptziel diese Vorhabens ist diese optischen, aber auch mechanischen Resonatoren höchster Güte (Kalifornien) mit der direkten akustischen Anregung durch eine SAW (Bayern) zu kombinieren. Es ist geplant, das Potential solcher Hybridsysteme sowohl zur schnellen Abstimmung auf dem Gebiet der festkörperbasierten cavity quantum electrodynamics als auch zur mechanischen Anregung von optomechnischen Systemen zu untersuchen.
Abschlussbericht
The beiden Arbeitsgruppen in Augsburg und Santa Barbara nutzten den mechanischen Antrieb einer akustischen Oberflächenwelle (engl. surface acoustic wave, SAW) um die optische Mode einer in einem photonischen Kristall-Membran eingebetteten Nanokavität dynamisch abzustimmen. Hierzu kombinierten wir die in der AG Bouwmeester etablierten nanophotonischen und optomechanischen Strukturen mit den SAW-Techniken der AG Krenner an der Universität Augsburg. Ein weitbeachtetes Ergebnis war die erfolgreiche akusto-mechanische Abstimmung der nanophotonischen Mode mit Frequenzen im Gigahertz-Bereich. Diese Arbeit wurde im Herbst 2011 in der Fachzeitschrift Nature Photonics veröffentlicht. Die finanzielle Unterstützung von BaCaTeC war essentiell bei der Durchführung dieses Projekts, um die verwendeten Proben gemeinsam zu entwickeln und herzustellen und gemeinsame Experimente in Bayern und Kalifornien durchführen zu können. Drüber hinaus bildeten die Vorarbeiten die Grundlage für die Verleihung einer renommierten Emmy Noether Nachwuchsgruppe an Hubert Krenner durch die Deutschen Forschungsgemeinschaft.
Referenz:
D. A. Fuhrmann, S. M. Thon, H. Kim, D. Bouwmeester P. M. Petroff, A. Wixforth, H. J. Krenner, “Dynamic modulation of photonic-crystal nanocavities using gigahertz acoustic phonons”, Nature Photonics 5, 605-609 (2011)
Zugehörige Animation: http://www.youtube.com/watch?v=1jy7nTW6CTo
Pressemitteilung und Feature-Artikel:
Nature Nanotechnology:
http://www.nature.com/nnano/journal/v6/n10/full/nnano.2011.174.html#/nanophotonics-son-et-lumiere
Universität Augsburg
http://idw-online.de/de/news446379
Cluster of Excellence Nanosystems Initiative Munich
http://www.nano-initiative-munich.de/en/press/press-releases/meldung/article/23/sound-gives-nanocavity-a-twist/