Prof. Dr. Michèle Heurs

Michèle Heurs ist Professorin am Institut für Gravitationsphysik der LUH, mit einem Hintergrund in nicht-klassischer Laserinterferometrie und Gravitationswellendetektion. Ihre Gruppe arbeitet an Verfahren zur Unterdrückung des Quantenstrahlungsrauschens unter Verwendung nichtklassischer Lichtquellen bei hohen Nachweisfrequenzen, die für Anwendungen in der Quantenmetrologie (z. B. interferometrische Gravitationswellendetektion) und in der Quantentechnologie nützlich sind. In der ersten Förderperiode des PhoenixD-Exzellenzclusters konzentrierte sie sich auf die Simulation und Herstellung von optischen Metamaterialien.

Die Motivation für diese Arbeit kommt aus der Gravitationswellenastronomie. Hier werden Interferometer als Messgeräte eingesetzt, deren Leistungsfähigkeit unter anderem durch das thermische Rauschen der einzelnen Komponenten, insbesondere im Niederfrequenzbereich, begrenzt ist. Selbst bei kryogenen Temperaturen, wie sie für das "Einstein-Teleskop" geplant sind, stellt das thermische Rauschen herkömmlicher Mehrschichtbeschichtungen auf Siliziumspiegeln eine erhebliche Einschränkung dar. Gleichzeitig darf die Absorption dieser Beschichtungen bei der betrachteten Wellenlänge von 1550 nm nur im sub-ppm-Bereich liegen. Aus diesem Grund entwickeln Heurs und ihr Team hochreflektierende Schichten auf Basis von Meta-Oberflächen. Dabei wurden periodisch angeordnete Silizium-Nanozylinder simuliert und auf einem Saphir-Substrat hergestellt, die eine hochreflektierende Meta-Oberfläche bilden. Bei exakter Anordnung der Nanostrukturen und Vernachlässigung von Materialverlusten ist für die Design-Wellenlänge eine Reflektivität von 100 % möglich. Dabei wird die Wechselwirkung zwischen dem elektromagnetischen Feld und den elektrischen oder magnetischen Dipolresonanzen der Si-Nanopartikel in der Meta-Oberfläche ausgenutzt.

Das Team analysiert derzeit den ersten Satz hergestellter Meta-Oberflächen. Der nächste Schritt ist die Rückführung der Messergebnisse in die Simulationsumgebung, um die Oberflächengeometrie zu optimieren.