PhD in Physik

Steuerung von Lichtemission und -detektion mit Subwellenlängen-Zwischenschichten

Lichtemission und -detektion sind grundlegende Prozesse, die den Kern von Anwendungen in der Optik und Photonik bilden, z. B. Beleuchtung, Sensorik und Telekommunikation. Trotz umfangreicher Arbeiten zum Design von Licht-Materie-Grenzflächen ist der Austausch von elektromagnetischer Strahlung mit Materie immer noch eine Herausforderung.
Hier zeigen wir, wie Subwellenlängen-Zwischenschichten zu Lichtauskopplungseffizienzen von annähernd 100 % in Kombination mit starker gerichteter Emission führen können, insbesondere von Materialien mit einem großen Brechungsindex. Darüber hinaus zeigen wir Möglichkeiten für eine verbesserte Lichterkennung und -steuerung durch strukturelle Reziprozität auf. Unsere Erkenntnisse sind besonders für nanophotonische Geräte auf Halbleiterbasis von Bedeutung, die in der Regel unter einer großen Fehlanpassung in Bezug auf Freiraum- und geführte Moden leiden.