Dynamik von Frequenzkämmen

Periodische optische Wellenformen - bekannt als Frequenzkämme (FCs) - haben ein äquidistantes Modenspektrum mit einer konstanten Phasenbeziehung zueinander. Sie stehen heute im Mittelpunkt zahlreicher Anwendungen wie der Hochpräzisionsspektroskopie, der Frequenzerzeugung, optischer Uhren und der Erforschung von physikalischen Grundlagen. Daher ist die Fähigkeit zur kohärenten Steuerung und Erzeugung von FCs nach Bedarf von größter Bedeutung. Wir konzentrieren unsere Forschung auf Frequenzkämme in Halbleiterlasern. Durch die Entwicklung neuer theoretischer Modelle und deren effiziente numerische Umsetzung sind wir in der Lage, die komplexe räumlich-zeitliche Entwicklung des Lichts in einem hochgradig nichtlinearen und dispersiven Lasermedium quantitativ zu beschreiben. Unsere Ergebnisse bilden den neuesten Stand der Forschung und beschreiben sowohl die Entstehung ultrakurzer Lichtpulse in amplitudenmodulierten FCs als auch die selbststartenden frequenzmodulierten FCs.

Elektronische Bandstruktur und Ladungsträgertransport

Halbleiter-Heterostrukturen sind leistungsfähige Werkzeuge für die Realisierung von vielseitigen Lasern und Detektoren im Infrarotbereich. Die Modellierung ihrer Bandstruktur und ihres elektronischen Transports ist wichtig, um ihre Leistungsfähigkeit und ihre Hochfrequenz-Modulationseigenschaften zu verbessern. Wir entwickeln eine selbstkonsistente Simulationssoftware auf der Grundlage der Multiband-KP-Theorie, die alle relevanten Ladungsträgerstreuungsmechanismen einbezieht. Die Arbeit konzentriert sich auf die hocheffiziente numerische Implementierung und die Erweiterung der Funktionalitäten.