Forschungsgebiete der Theoretischen Physik 2

Wir untersuchen dynamische Instabilitäten, die durch  op­tische Rückkopplung, optische Injektion oder Moden­kopp­lung in Lasern  entstehen. Die Ladungsträgerdynamik im Verstärkermaterial (z.B. Halbleiter-Nanostrukturen) spielt dabei eine zentrale Rolle. Ein weiteres Forschungsthema betrifft die Frage, inwieweit diese optischen Systeme für Hardware-basiertes  maschinelles Lernen eingesetzt werden können. Wir verwenden numerische Methoden zur Lösung von gekoppelten Differentialgleichungen sowie analytische Methoden der Nichtlineare Dynamik für die Bifurkationsanalyse.

Forschungsschwerkpunkte Prof. Dr. Kathy Lüdge

Neuromorphic computing with optics

DFG Projekt (2020-2023)
"Hybrid photonic computing in delay-coupled non-linear systems with memory"

Teilprojekt im Sonderforschungsbereich SFB910 (2019-2022)
"Collective phenomena in laser networks with nonidentical units"

  • realize all optical reservoir computing schemes (evaluation via benchmark tasks: Chaotic time series prediction, Memory capacity, Channel equalization etc.)
  • develop numerical framework for simulating highly connected delay-coupled networks with memory,
  • analyze impact of network topology on computing performance.
  • explore correlations of performance and bifurcation structure
Nonlinear laser dynamics
  • modeling semiconductor quantum-dot lasers with optical feedback, injection or network-coupling
  • emission stability of two-state lasing devices, optical switching applications, neuronal spiking
  • complex emission dynamics of nano- and micro-lasers
Frequency combs and short pulse generation
  • pulse shaping in passively mode-locked lasers
  • timing-jitter calculations and performance tuning via optical feedback
  • coupled mode-locked lasers