Nano- und Optomechanik

Worum geht's

Du lernst Aufbau, Funktionsweise und Design von mechanischen Resonatoren sowie von NEMS- und optomechanischen Detektoren. Am Ende kannst du verschiedene Gerätetypen und deren Vor-/Nachteile beschreiben, die wichtigsten Wechselwirkungen zwischen Resonator und Detektor modellieren und einfache Experimente zur Messung optomechanischer Effekte planen.

Was du danach kannst

• verschiedene Designs mechanischer Resonatoren, NEMS und optomechanischer Detektoren benennen
• Vor- und Nachteile der Geräteklassen nennen
• Unterschied zwischen bottom-up- und top-down-Geräten erläutern
• optomechanischen Hamiltonoperator und seine Grenzfälle herleiten und für verschiedene Quantenzustände auswerten
• Dämpfungsmechanismen klassifizieren und in Beziehung zu Kraftrauschen und Temperatur setzen
• Materialwahl für Resonator+Detektor basierend auf Fertigungstechniken und Materialeigenschaften treffen
• Funktionsprinzip verschiedener Detektorschemata erklären und Detektions- vs. Rückwirkungssmechanismen unterscheiden
• Wechselwirkung Detektor–Resonator modellieren und Konzepte wie SQL, QND und OMIT erklären
• verschiedene Kühlungsmechanismen skizzieren und Endtemperatur eines Kühlungsversuchs abschätzen
• Eigenschaften einfacher (z. B. Saite, Balken) und komplexerer (z. B. H‑Struktur) mechanischer Strukturen analysieren
• Machbarkeit eines optomechanischen Sensors für kleine und große Auslenkungen beurteilen
• ein Experiment zur Messung eines im Modul behandelten Effekts planen

Aus was das Modul besteht

• VorlesungVermittlung der theoretischen Grundlagen, Modelle und Effekte
• ÜbungAnwendung und Vertiefung durch Beispiele und Rechnungen
• Projekt/PraktikumPlanung und ggf. Durchführung eines Experiments (sofern angeboten)

Lehrmethode

• VorlesungEinführung und Herleitung der Konzepte
• Übungen/BeispieleTraining von Modellbildung und Abschätzungen
• Experimentelle Planung/ProjektarbeitenAnwendung des Gelernten zur Planung realer Messaufbauten