Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts

Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts

Quellen für weißes Licht, die ein Vielfaches heller sind als Glühlampen, die Manipulation einzelner Photonen oder der kleinste Brennfleck der Welt - das sind nur ein paar der Kunststücke, die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts beherrschen oder an denen sie arbeiten. Prinzipiell wollen sie lernen, Licht in jeder Hinsicht zu kontrollieren: in Raum und Zeit, in der Polarisation - das ist vereinfacht gesprochen die Schwingungsrichtung der Lichtwelle - und in seinen Quanteneigenschaften. Die Fertigkeiten, die sie dabei entwickeln, könnten unter anderem die Telekommunikation vereinfachen oder kompaktere Datenspeicher ermöglichen. Zu diesem Zweck entwickeln und nutzen die Forscher neuartige optische Strukturen wie etwa optische Glasfasern, in die ein „Käfig“ aus winzigen parallelen Hohlkanälen entlang der Faser eingebettet ist.

Kontakt

Staudtstraße 2
91058 Erlangen
Telefon: +49 9131 7133-0
Fax: +49 9131 7133-990

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):
IMPRS Physics of Light

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Spot auf die Maschinerie des Lebens
Mit einem plasmonischen Nanosensor lassen sich Enzyme und ihre Bewegungen ohne Marker beobachten mehr
Quantenkommunikation mit einem Satelliten
Mit der Übertragung von Quanteninformation aus dem Orbit wird Quantenkryptografie künftig in der weltweiten Kommunikation möglich mehr
Leseproben aus dem Jahrbuch

Leseproben aus dem Jahrbuch

Forschungsmeldung 22. Juni 2017
Unser Jahrbuch 2017 bündelt Berichte über Forschungsarbeiten der Max-Planck-Institute und vermittelt anschaulich die Vielfalt an Themen und Projekten. Wir haben sieben Beiträge ausgewählt. mehr
Ein tiefer Blick ins Protein
Eine neuartige Methode der Fluoreszenzmikroskopie macht Proteinstrukturen mit weniger als einem halben Nanometer Auflösung sichtbar mehr
Glasfaser mit Einstein-Effekt
Verdrillte photonische Kristallfasern leiten Licht auf ähnliche Weise wie ein durch große Massen gekrümmter Raum mehr
Ein winziger Schalter für ein paar Lichtteilchen

Ein winziger Schalter für ein paar Lichtteilchen

Forschungsmeldung 26. April 2016
Über ein einzelnes Molekül lässt sich ein Lichtstrahl mit wenigen Photonen steuern – ein Schritt hin zum photonischen Computer mehr
Klassische Verschränkung: Rasende Teilchen im Laserblick

Klassische Verschränkung: Rasende Teilchen im Laserblick

Forschungsmeldung 16. November 2015
Ein radial polarisierter Laserstrahl dient als Bewegungssensor für schnelle Teilchen mehr
Photonische Kristallfaser: ein Sensor für alle Fälle
Ein fliegendes Mikrokügelchen in einer hohlen Glasfaser misst Temperatur, Vibrationen und elektrische Felder mit hoher räumlicher Auflösung mehr
Leseproben aus dem Jahrbuch

Leseproben aus dem Jahrbuch

Forschungsmeldung 17. Juni 2015
Das Jahrbuch 2015 bündelt Berichte über Forschungsarbeiten der Max-Planck-Institute und vermittelt anschaulich die Vielfalt an Themen und Projekten. Wir haben fünf Beiträge ausgewählt. Wer sich für die detaillierten Forschungsberichte interessiert, kann diese direkt im Jahrbuch nachlesen. mehr
Licht: Weltrekord in Farbe

Licht: Weltrekord in Farbe

Forschungsmeldung 25. Februar 2015
Eine photonische Kristallfaser erzeugt Licht vom ultravioletten bis zum mittleren infraroten Bereich des Spektrums mehr
Licht in der Möbiusschleife

Licht in der Möbiusschleife

Forschungsmeldung 3. Februar 2015
Ein Möbiusband aus Laserlicht eröffnet neue Möglichkeiten für die Materialverarbeitung sowie für die Mikro- und Nanotechnologie mehr
Der Schatten einer Krankheit

Der Schatten einer Krankheit

Forschungsmeldung 12. September 2014
Proteine wie etwa Tumormarker lassen sich anhand ihres Streulichts einfach und mit hoher Empfindlichkeit nachweisen mehr
Ein Molekül auf der optischen Flüstergalerie

Ein Molekül auf der optischen Flüstergalerie

Forschungsmeldung 8. September 2014
Mit einer Mikrokugel und einem Nanodrähtchen lassen sich einzelne unmarkierte Biomoleküle durch Licht nachweisen mehr
Gequetschte Quantenkommunikation

Gequetschte Quantenkommunikation

Forschungsmeldung 26. August 2014
Neue Perspektiven für sicheren Datenverkehr: Lichtblitze in besonders empfindlichen Quantenzuständen lassen sich durch die Atmosphäre übertragen mehr
Hohle Glasfasern für UV-Licht

Hohle Glasfasern für UV-Licht

Forschungsmeldung 2. Juli 2014
Neue Lichtwellenleiter verbessern Präzisionsuntersuchungen in Physik, Chemie und Umweltwissenschaften mehr
Neuer Quantenspeicher in Sicht

Neuer Quantenspeicher in Sicht

Forschungsmeldung 16. April 2014
Mit empfindlichen Messungen lassen sich Signale eines einzelnen Ions in einem Kristall registrieren mehr
Die Erfindung des Lichtrades

Die Erfindung des Lichtrades

Forschungsmeldung 11. Juni 2013
Eine neue Form von Lichtwellen erweitert die Möglichkeiten in Biologie, Physik und Nanotechnik mehr
Faser mit Filtereffekt

Faser mit Filtereffekt

Forschungsmeldung 27. Juli 2012
Verdrehte photonische Kristallfasern unterdrücken gezielt einzelne Lichtwellenlängen mehr
Quantenspaziergänge mit Lichtpulsen

Quantenspaziergänge mit Lichtpulsen

Forschungsmeldung 14. März 2012
Quantenzufallsbewegungen lassen sich jetzt in zwei Dimensionen simulieren – das ermöglicht neue Einsichten in das Verhalten von Quantenobjekten mehr
Die kleinsten Funkstationen der Welt

Die kleinsten Funkstationen der Welt

Forschungsmeldung 2. März 2012
Einzelne Photonen, die von einem Molekül zu einem anderen gesendet werden, könnten sich als Träger von Quanteninformation eignen mehr

Licht und Materie

Forschungsmeldung 18. Oktober 2010
RÄTSELHAFTES WECHSELSPIEL mehr
Quantenschlüssel mit technischen Tücken

Quantenschlüssel mit technischen Tücken

Forschungsmeldung 3. September 2010
Kommerzielle Anbieter der Quantenkryptografie schließen eine Sicherheitslücke mehr
Knobelspiel mit einem Quantenwürfel

Knobelspiel mit einem Quantenwürfel

Forschungsmeldung 3. September 2010
Ein einfaches Gerät misst das Quantenrauschen von Vakuumfluktuationen und liefert so echte Zufallszahlen mehr
Verstärken jenseits quantenphysikalischer Grenzen

Verstärken jenseits quantenphysikalischer Grenzen

Forschungsmeldung 16. August 2010
Signale lassen sich nach dem Zufallsprinzip ohne zusätzliches Rauschen verstärken mehr
Photonen auf Irrwegen

Photonen auf Irrwegen

Forschungsmeldung 8. Februar 2010
Max-Planck-Physiker entwickeln ein Experiment, um die Zufallsbewegung von Quantenteilchen zu untersuchen mehr

In ihrer herkömmlichen Form sind sie die Garanten des schnellen Internets. Doch aus Glas gezogene Fasern können mehr, als Licht fast verlustfrei leiten. Mit photonischen Kristallfasern manipulieren Philip Russell, Direktor am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen, und seine Mitarbeiter die Eigenschaften von Laserlicht, und sie entwickeln aus den Fasern Sensoren für Medizin und Technik.

Die NSA und andere Geheimdienste können unsere Kommunikation künftig womöglich nicht mehr unbemerkt abgreifen – zumindest wenn die Quantenkryptografie breite Anwendung findet. Ein Team um Christoph Marquardt und Gerd Leuchs schafft am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen die Grundlagen, um kryptografische Schlüssel auch über Satelliten abhörsicher zu verteilen. Einstweilen haben die Forscher die Quantenkommunikation schon mal ans Tageslicht geholt.
Zur Person: Gerd Leuchs
Gesamtbaukoordinator/-in
Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Erlangen 10. November 2017
Verwaltungsleiter/-in
Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Erlangen 10. November 2017

Verdrillte spiralförmige photonische Kristallfaser

2017 Russell, Philip St.J.; Beravat, Ramin; Frosz, Michael H.; Wong, Gordon K. L.
Festkörperforschung Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik
Die photonische Kristallfaser (PCF) ist ein Strang aus Glas, nicht viel dicker als ein menschliches Haar, mit einem Gitter aus hohlen Kanälen, welche entlang der Faser verlaufen. Wird sie in ihrer Herstellung kontinuierlich verdrillt, ähnelt sie einer Multihelix. Verdrillte PCF zeigen einige erstaunliche Eigenschaften, von der zirkularen Doppelbrechung bis hin zur Erhaltung des Drehimpulses. Die größte Überraschung ist jedoch die robuste Lichtleitung selbst ohne erkennbaren Faserkern. Die Grundlage dafür bilden Kräfte die ähnlich wie die Gravitation auf der Krümmung des Raumes beruhen. mehr

Nano-Quantenoptik

2016 Utikal, Tobias; Eichhamer, Emanuel; Gmeiner, Benjamin; Maser, Andreas; Wang, Daqing; Türschmann, Pierre; Kelkar, Hrishikesh; Rotenberg, Nir; Götzinger, Stephan; Sandoghdar, Vahid
Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik Teilchenphysik
Nanoskopische Quantensysteme in einem Festkörper finden in der Quantenoptik zunehmend an Bedeutung. Deren Integrierbarkeit in photonische Nanostrukturen machen sie zu aussichtsreichen Kandidaten zur Realisierung von zukünftigen Quantennetzwerken. Als Grundbaustein konnte kürzlich die effiziente Kopplung von einzelnen Molekülen an photonische Wellenleiterstrukturen gezeigt werden. Mit neuartigen Mikroresonatoren ist es möglich, die optische Kopplung zwischen einzelnen Quantensystemen zu untersuchen. Unterdessen kommen sogar einzelne Ionen in einem Kristall in der Nano-Quantenoptik zum Einsatz. mehr

Interaktion von maßgeschneidertem Licht mit einzelnen Atomen und Nanostrukturen

2015 Sondermann, Markus; Banzer, Peter; Leuchs, Gerd
Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik
Die Wechselwirkung von Licht mit Materie lässt sich durch gezielte Anpassung der Lichtmode an die jeweilige Aufgabenstellung optimieren. Eine besondere Rolle spielt dabei die räumliche Verteilung des elektrischen Feldes einer solchen maßgeschneiderten Lichtmode. Am MPI für die Physik des Lichts wird dieser Ansatz verwendet, um Licht sowohl an einzelne Atome als auch an Nanopartikel zu koppeln. So konnte unter anderem sowohl die effiziente Kopplung von Licht an ein einzelnes Ion in einem Parabolspiegel als auch die Kontrolle des Streuverhaltens von Nanoteilchen demonstriert werden. mehr

Licht zur Biosensorik nahe den Grenzen des Möglichen

2014 Vollmer, Frank
Festkörperforschung Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik

Unsere Forschung befasst sich mit der Physik der Biosensorik, den physikalischen Prinzipien zur Detektion von Molekülen und deren Interaktionen. Von besonderem Interesse sind dabei photonische Mikrosysteme mit dem Ziel der Einzelmolekülanalyse. Eine solche hochsensitive Detektion nahe den Grenzen des Möglichen kann nur erreicht werden, wenn Licht verstärkt mit Biomolekülen in Wechselwirkung gebracht wird. Dies ist uns nun mithilfe von optischen Mikrokavitäten gelungen.

mehr

Neue Konzepte für die Nutzung von Solarenergie

2014 Bashouti, Muhammad; Brönstrup, Gerald; Christiansen Silke H.; Egbaria, Eisaam; Feichtner, Thorsten; Göbelt, Manuela; Heilmann, Martin; Höflich, Katja; Hoffmann, Björn; Jäckle, Sara; Keding, Ralf; Kulmas, Marina; Latzel, Michael; Pietsch, Matthias; Sarau, George; Schmitt, Sebastian; Tessarek, Christian
Festkörperforschung Materialwissenschaften

Das MPL entwickelt mit teils neuen Methoden photoaktive Materialien. Nanostrukturen aus Silizium und Gruppe-III-Nitriden zeigen großes Potenzial für die Dünnschicht-Photovoltaik. Erstmals ist es gelungen, großflächig reguläre Si-Nanodrähte aus 6 µm dünnen multikristallinen Schichten auf Glas herzustellen. Fortschritte gab es bei der Funktionalisierung und Kontaktierung mit organischen Molekülen, transparenten leitfähigen Oxiden sowie Graphen. Hybride Polymer(PEDOT:PSS)-Silizium-Grenzflächen zeigen außergewöhnliche Eigenschaften und ermöglichen Solarzellen mit Leerlaufspannungen größer 600 meV.

mehr

Einzelne organische Moleküle als Bausteine für die Photonik

2013 Götzinger, Stephan; Sandoghdar, Vahid
Festkörperforschung Materialwissenschaften Quantenphysik
Neben der Erzeugung von Photonen können einzelne organische Moleküle in einem optischen Schaltkreis eine ganze Reihe von Aufgaben übernehmen. Das Molekül kann beispielsweise Licht abschwächen, als Phasenschieber agieren oder als optischer Transistor verwendet werden. Das Grundprinzip dieser bemerkenswerten Funktionalität ist die starke Wechselwirkung fokussierten Lichts mit Quantenemittern wie Atomen, Quantenpunkten, Farbzentren oder Molekülen. Bei Letzteren hat man es sogar geschafft, dass einzelne Moleküle mittels einzelner Photonen miteinander kommunizieren. mehr

Übertragung ultrakurzer Lichtpulse in Hohlkernfasern: Neue theoretische Erkenntnisse

2013 Biancalana, F.; Saleh, F. M.; Hölzer, P.; Chang, W.; Travers, J. C.; Joly, N. Y.; Nazarkin, A.; Russell, P. St.J.
Komplexe Systeme Plasmaphysik Quantenphysik

Die Entwicklung photonischer Kristallfasern mit festem Glaskern haben in der nichtlinearen Optik neue Möglichkeiten eröffnet, da ihre Dispersionseigenschaften durch die Strukturierung maßgeschneidert werden können. In den letzten Jahren haben sich Forscher auch zunehmend mit Hohlkernfasern beschäftigt, die mit einer Vielzahl von Gasen gefüllt werden können, um deren atomare oder molekulare Struktur zu untersuchen. Das bessere Verständnis der Ausbreitung intensiver ultrakurzer Laserpulse hat zu überraschenden und eleganten physikalischen Erkenntnissen geführt.

mehr

Halbleiter-Nanodrähte: flexible Bausteine für neuartige optische Anwendungen

2012 Bashouti, Muhammad; Brönstrup, Gerald; Christiansen Silke H.; Hoffmann, Björn; Kiometzis, Michael; Pietsch, Matthias; Sarau, George; Schmitt, Sebastian; Sivakov, Vladimir; Tessarek, Christian; Voigt, Felix
Festkörperforschung Materialwissenschaften
Im Bereich der angewandten Physik bildet die Erforschung der optischen Eigenschaften von Halbleiter-Nanodrähten und deren kontrollierte Modifizierung die Basis für vielfältige Anwendungen vom diagnostischen Bereich bis zur Photovoltaik. Am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts wird diese Forschung mit einem breit aufgestellten Methodenspektrum verfolgt. So ist es gelungen, Silizium-Nanodraht-basierte Solarzellen mit Effizienzen >9% zu realisieren, und damit das vielversprechende Potenzial von Halbleiter-Nanodrähten in der effizienten Dünnschichtphotovoltaik zu demonstrieren. mehr

Faseroptik in neuen Gefilden: Kurze Wellenlängen und hohe Intensitäten

2012 Hölzer, Philipp; Nold, Johannes; Travers, John C.; Russell, Philip St. J.
Materialwissenschaften Plasmaphysik Quantenphysik
Mikrostrukturierte photonische Kristallfasern eröffnen einzigartige Perspektiven, Licht über lange Distanzen in Hohlkernen zu leiten. Dies kann genutzt werden, um die nichtlineare Wechselwirkung von Licht und Atomen unter extremen Bedingungen zu untersuchen. Exemplarisch werden hier zwei Ergebnisse vorgestellt: die Erzeugung ultravioletten Lichts und die Ausbreitung von Lichtpulsen in photoionisierten Gasen. mehr

Die Quantenunschärfe des Lichts und die optischen Technologien

2011 Leuchs, Gerd; Marquardt, Christoph
Quantenphysik
Die Quantenunschärfe optischer Zustände ist ein bestimmender Faktor optischer Methoden. Sie führt zu Begrenzungen von Leistungsmerkmalen und im Gegenzug aber auch zu neuen Chancen und damit zu neuen Methoden, die die Unschärfe vorteilhaft nutzen. Die Beispiele reichen von der optischen Verstärkung bis hin zur Quanten-Schlüsselverteilung. mehr

Photonische Kristallfasern

2010 Euser, Tijmen; Joly, Nicolas; Nazarkin, Alexander; Russell, Philip; Scharrer, Michael; Schmidt, Markus
Zusammenfassung Mikrostrukturierte photonische Kristallfasern (PCF) ermöglichen neue Arten der Lichtleitung, beispielsweise die Konzentration von Licht in einen kleinen Hohlkern. Neue Entwicklungen auf drei Forschungsgebieten werden vorgestellt: Laser-induzierte Bewegung von Teilchen in einer flüssigkeitsgefüllten Hohlkernfaser, Frequenzumwandlung von Licht in Wasserstoff und in PCF eingebettete Metall- oder Glasnanodrähte. mehr
Zur Redakteursansicht