Der optische Transistor

Thomas G. Graf

Thomas G. Graf

Thomas Volz, Andreas Reinhard

Abstract Nichtlineare Wechselwirkungen zwischen einzelnen Lichtquanten, den Photonen, werden zentraler Bestandteil zukünftiger optischer Quantentechnologien sein. Unserer Arbeitsgruppe an der ETH Zürich gelang es kürzlich, ein hochgradig nichtlineares optisches System, bestehend aus einem Quantenpunkt in einem nanophotonischen Resonator, zu realisieren und daran starke Quantenkorrelationen zwischen gestreuten Photonen nachzuweisen. Ein derartiges System könnte als Einzelphotonen‐Transistor in einem optischen Computerchip zum Einsatz kommen.

A. Dorsel, Pierre Meystre

Abstract Innerhalb weniger Jahre hat sich im Rahmen der nichtlinearen Optik ein Spezialgebiet entwickelt, das sich mit Phänomenen der sogenannten optischen Bistabilität befaßt [1]. Jedes optische System, das zwei verschiedene stationäre Transmissionszustände für dieselbe Eingangsintensität hat, kann optisch bistabil genannt werden. Notwendige Voraussetzung für das Auftreten von optischer Bistabilität ist eine Abhängigkeit der Transmission des betrachteten Systems von der Intensität am Ausgang (Ausgangsintensität). Erfolgt die hierfür benötigte Rückkopplung rein optisch, spricht man von intrinsischen Systemen; ist das System über einen elektronischen Wandler rückgekoppelt, so nennt man es hybrid. Je nach Art der ausgenutzten Nichtlinearität unterscheidet man darüber hinaus zwischen absorptiver und dispersiver optischer Bistabilität. Aus Platzgründen wollen wir hier nur auf sogenannte passive intrinsische Systeme eingehen, die im Gegensatz zu aktiven Systemen kein (besetzungs‐) invertiertes Medium enthalten. Da sich optisch bistabile Systeme analog zu Transistoren, Schmitt‐Triggern und Gattern der Elektronik aufbauen lassen, diesen aber an Geschwindigkeit weit überlegen sein können, sind rein optische Rechner mit gegenüber heutigen Systemen um Größenordnungen gesteigerter Leistungsfähigkeit vorstellbar. Im folgenden wird über die Grundlagen des Phänomens optische Bistabilität sowie über einige Experimente und Anwendungen berichtet.

Wolfgang Bähr, Hans Theobald

James J. La Clair

Die Regulation der photophysikalischen Eigenschaften von Verbindungen wie 1 durch die umgebende Atmosphäre läßt sich für die Herstellung neuer optischer Schalter nutzen. Durch konfokale Einzelmolekülspektroskopie kann die optische Information bei minimalem Raum- und Molekülbedarf umgewandelt werden. R=OH.