Forskare vid Paderborn University, det tekniska universitetet i Dortmund och universitetet i Würzburg har för första gången använt laserpulser för att exakt kontrollera fotonekon, som kan uppstå när ljusvågor överlagrar varandra. Resultaten av forskningen har nu publicerats i en vetenskaplig tidskrift Kommunikationsfysik .

Professor Torsten Meier från Paderborns universitet säger:"Rop in i skogen och ett liknande eko kommer tillbaka, "eller "det som går runt kommer runt" är inte bara ett välkänt tyskt ordspråk, men är också bokstavligen sant. När en ljudvåg reflekteras, resulterar ett eko. När exakt det kommer tillbaka, dock, beror på skogen, men först och främst på avståndet mellan den som ringer och reflektionsplatsen. Föreställ dig bara att du kunde skräddarsy när du ville att ekot skulle komma tillbaka till dig."

Ett team av forskare har nu uppnått detta resultat för optiska signaler:Forskarna hittade ett sätt att kontrollera fotonekon som sänds ut av halvledarkvantprickar med subsekunders precision.

Meier förklarar:"Optiska ekon skiljer sig något från konventionella akustiska ekon, eftersom de inte genereras av reflektion av vågor, utan snarare i en icke-linjär optisk process. Två korta laserpulser skickas till ett prov:Den första representerar signalen och den andra skogen. Detta ger reflektion. När fördröjningstiden för dessa pulser fördubblas, en ny ljuspuls, fotonekot, sänds ut av systemet som utsätts för ljus."

Med hjälp av ytterligare en kontrollpuls, forskarna kunde kontrollera detta fotoneko inom pikosekundersintervallet (dvs. 10 ^-12 sekunder), och därigenom fördröja den till en önskad tidpunkt. Sådan kontroll är särskilt relevant för nanofotoniska kretsar där flera optiska system måste synkroniseras exakt med varandra.

Den teoretiska förutsägelsen av effekten utvecklades i professor Torsten Meiers forskargrupp. En stor utmaning var den experimentella implementeringen, som utfördes i forskargruppen ledd av professor Ilya Akimov från Technical University of Dortmund:"Tidskontrollen av optiska ekon är en mycket dynamisk effekt, varvid kontrollpulsen praktiskt taget pausar systemet, säger Hendrik Rose, en doktorsexamen student i Paderborn. Alexander Kosarev, en doktorsexamen student vid Technical University of Dortmund, tillägger:"Denna effekt förutspåddes nyligen teoretiskt, implementerades framgångsrikt experimentellt av oss och erbjuder en mängd möjligheter att manipulera ljusemissioner från halvledarsystem." Proverna som användes producerades i professor Sven Höflings (Universitetet i Würzburg) forskargrupp.

Baserat på denna första demo, forskarna vill nu optimera effekten, till exempel, genom att öka tidsfördröjningarna. Fenomenet kommer att utvecklas ytterligare för nya tillämpningar inom området fotonisk kvantteknologi, som är föremål för intensiv forskning vid Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS) vid Paderborn University.