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LENA Nachwuchsgruppe für Metrologie funktionaler Nanosysteme



Die Nachwuchsgruppe „Metrologie für funktionale Nanosysteme“ ist im LENA Laboratory for Emerging Nanometrology an der Schnittstelle zwischen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt und der Technischen Universität Braunschweig angesiedelt und soll die gemeinsamen Forschungsaktivitäten beider Institutionen in der Nanometrologie unterstützen. Ziel der Gruppe ist die Entwicklung und Verifizierung neuartiger nanooptischer Systeme für metrologische bzw. sensorische Anwendungen sowie die Untersuchung metrologisch relevanter Licht-Materie-Wechselwirkungsprozesse in optischen Nanostrukturen.

Opens external link in new windowHier geht es zur LENA-Webseite der Arbeitsgruppe.

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  • Mikro- und Nanooptik
  • Optische Meta-Oberflächen
  • Licht-Materie-Wechselwirkung in nanostrukturierten Oberflächen
  • Fundamentale Rauschprozesse in optomechanischen Systemen
  • Hochpräzisionsmetrologie
  • Gravitationswellenastronomie
  • Mikrostrukturtechnologie


  • EMPIR "Photonic and optomechanical sensors for nanoscaled and quantum thermometry"
  • EMPIR "Advancing optical metrology beyond the current limits"
  • Research training group "NanoMet – Metrology for complex nanosystems"
  • Research project "PolEx - UV-polarizers based on exciton generation in dielectric materials for wavelengths from 150 to 250 nm"


The group has collaborations to institutions in more than 15 different countries.

Moscow State University, RussiaMasaryk University, Brno, Czech RepublicMonash University,  Melbourne, Australia
Laboratoire des Matériaux Avancés (LMA), Lyon, FranceUniversité Claude Bernard Lyon, FranceUniversité de Lyon; Institut des Nanotechnologies de Lyon CNRS, INSA de Lyon, France
Gran Sasso Science Institute, L'Aquila, ItalyUniversità di Roma Tor Vergata, Roma, ItalyUniversità degli Studi di Urbino Carlo Bo, Urbino, Italy
Columbia State University, USACrystalline Mirror Solutions, USANational Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei, China
MIND-IN2UB, Department of Engineering: Electronics, University of BarcelonaCentro Espanol de Metrologia, Madrid, CEM, SpainDutch Metrology Instiute, VSL, Delft, Netherlands
VTT MIKES Metrology, Espoo, FinlandTechnical University of Denmark, DTU, Kopenhagen, DenmarkCNAM, Paris, France
LNE, Paris, FranceIstituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Torino, ItalyLaboratoire Kastler-Brossel, Sorbonne, Paris, France
University of Aalto, FinlandTechnical University of Delft, NetherlandsUniversità di Torino, Italy



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Lehrveranstaltungen im Wintersemester 2018/2019

"Gravitationswellendetektion" Opens external link in new window(Info)

Vorlesung  Donnerstag    13:15 - 14:45   MS 3.3

Lehrveranstaltungen im Sommersemester 2018

"Grundlagen der Nanooptik" Opens external link in new window(Info)

Vorlesung  Donnerstag    13:15 - 14:45   MS 3.3

Lehrveranstaltungen im Wintersemester 2017/2018

"Gravitationswellendetektion" Opens external link in new window(Info)

Vorlesung  Donnerstag    13:15 - 14:45   MS 3.3

Lehrveranstaltungen im Sommersemester 2017

"Gravitationswellendetektion" Opens external link in new window(Info)

Vorlesung  Donnerstag    13:15 - 14:45   MS 3.3

"Physik II für Pharmazeuten, Lebensmittelchemiker, Erziehungswissenschaftler" Opens external link in new window(Info)

Vorlesung  Donnerstag    08:00 - 09:30   MS 3.1

Übung       Montag         11:15 - 12:00   MS 3.1

Lehrveranstaltungen im Wintersemester 2016/2017

"Grundlagen der Nanooptik" (Info)

Einführungsvorlesungen + Blockvorlesung/Seminar

"Physik I für Pharmazeuten, Lebensmittelchemiker, Erziehungswissenschaftler" (Info)

Vorlesung  Dienstag        11:30 - 13:00   MS 1.2

Übung       Donnerstag    12:00 - 12:45   MS 1.2

Lehrveranstaltungen im Sommersemester 2016

„Gravitationswellen und ihre Detektion“

Übung         Dienstag           9:30 - 11:00     (14tägig)

Vorlesung    Donnerstag    13:45 - 14:45

Übung         Donnerstag    15:00 - 16:30      (14tägig)



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Thermal noise in complex systems

R. Glaser, L. Maczewsky, M. Mäusezahl, R. Nawrodt, J. Dickmann, S. Kroker, T. Knupfer and G.D. Cole

Opens external link in new windowhttps://pos.sissa.it/325/010/pdf

We present a method to calculate the power spectral density of Brownian noise in complex op-tomechanical systems using Levin’s approach of virtual pressure and present first mechanical lossmeasurements for high-purity GaAs over a wide temperature range from 7 K to 250 K. The lossreveals three Debye loss peaks.  Each peak corresponds to an Arrhenius-like relaxation processwith activation energies of 17.9 meV, 65.4 meV and 123 meV respectively.  Additional light in-duced damping was observed for photon energies below and above the fundamental gap of GaAsin contrast to observations by Okamotoet al.

Brownian thermal noise in functional optical surfaces

S. Kroker, J. Dickmann, C. B. Rojas Hurtado, D. Heinert, R. Nawrodt, Y. Levin, and S. P. Vyatchanin

Opens external link in new windowhttps://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.96.022002

We present a formalism to compute Brownian thermal noise in functional optical surfaces such as grating reflectors, photonic crystal slabs, or complex metamaterials. Such computations are based on a specific readout variable, typically a surface integral of a dielectric interface displacement weighed by a form factor. This paper shows how to relate this form factor to Maxwell’s stress tensor computed on all interfaces of the moving surface. As an example, we examine Brownian thermal noise in monolithic T-shaped grating reflectors. The previous computations by Heinert et al. [Phys. Rev. D 88, 042001 (2013)] utilizing a simplified readout form factor produced estimates of thermal noise that are tens of percent higher than those of the exact analysis in the present paper. The relation between the form factor and Maxwell’s stress tensor implies a close correlation between the optical properties of functional optical surfaces and thermal noise.

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