E2TPA

Motivation

Fluoreszenzspektroskopie ist eines der bedeutendsten Werkzeuge der modernen Lebens- oder Materialwissenschaften. In den Lebenswissenschaften wird dabei häufig die Zweiphotonen-Anregung eingesetzt, da sie eine hohe Eindringtiefe in das zu untersuchende Gewebe ermöglicht. Allerdings können hohe Spitzenleistungen der hierzu üblicherweise genutzten Ultrakurzpulslaser Schädigungen der Probe sowie der eingesetzten Marker erzeugen. An dieser Stelle kann die Fluoreszenzanregung mittels verschränkter Photonenpaare eine Alternative bieten, da in diesem Fall wesentlich geringere Anregungsleistungen notwendig sind und damit die Belastung und mögliche Schädigungen auf ein Minimum reduziert werden können.

Ziele und Vorgehen

Dieses Projekt zielt darauf ab, die momentan bestehenden Lücken zwischen Theorie und Experiment zu verschränkter Zweiphotonenabsorption (Entangled Two-Photon Absorption, ETPA) zu schließen. Auf theoretischer Seite will das Projekt eine umfassende Quantenbeschreibung der Licht-Materie-Wechselwirkung für ETPA entwickeln, die ein besseres Systemdesign für Experimente und eine gezieltere Anwendung ermöglicht. Auf experimenteller Seite werden im Projekt periodisch gepolte Lithium-Niobat-Quellen mit speziell adaptierten Pump-Lasern für eine effiziente Breitband-Photonenpaar-Erzeugung entworfen und hergestellt, um die ETPA-Raten zu verbessern. Das Gesamtsystem wird dann sowohl im Labor als auch in einem anwendungsnahen System evaluiert.

Innovation und Perspektiven

Verschränkte Zweiphotonenabsorption ist derzeit Gegenstand einer wissenschaftlichen Debatte, da unklar ist, wie groß ihr Nutzen tatsächlich ausfällt. Die abschließende Klärung der Debatte im Gesamtverbund sowie die Evaluierung von Gesamtsystemen in anwendungsnahen Systemen sollen die Ableitung und Kommunikation von Anwendungsszenarien ermöglichen. Diese betreffen aufgrund der geringeren Anregungsleistung Beobachtungsprozesse in der Biologie oder Medizin.