Prof. Dr. Tobias Kippenberg

Forschungsschwerpunkte: Quanten-Optomechanik, integrierte nichtlineare Photonik
Tobias Kippenberg ist ein deutscher Physiker. Er befasst sich mit der Quantenphotonik, einer Wissenschaft, die sich mit der Anwendung quantenmechanischer Phänomene zur Kontrolle und Manipulation von Licht beschäftigt. Insbesondere die Quanten-Interaktion des Lichts mit einem mechanischen Oszillator, die sogenannte Quanten-Optomechanik, steht in seinem Fokus. Die Anwendungen reichen von grundlegenden Tests der Quantenmechanik bis hin zu künftigen Quantensensoren. Tobias Kippenberg gelang zudem die Entdeckung einer neuen Methode zur Erzeugung optischer Frequenzkämme.
Die Entdeckung, dass Licht und mechanische Bewegung durch Strahlungsdruck in Mikrokavitäten gekoppelt sind, eröffnete die Möglichkeit, mechanische Systeme zu manipulieren, zu messen und bis in den Quantenbereich zu kühlen. Das rückt neue Anwendungen in die Nähe, woran Tobias Kippenberg forscht. Mikro- und nanomechanische Oszillatoren sind in Wissenschaft und Technik allgegenwärtig. Eingesetzt werden sie in der Zeitmessung, als Filter in Mobiltelefonen, als MEMS-Beschleunigungsmesser in Telefonen, in Rasterkraftmikroskopen oder in großen Pendelspiegeln, die in Gravitationswellendetektoren verwendet werden.
Seit Langem stellt die Quantenkontrolle von mikro- und nanomechanischen Oszillatoren eine Herausforderung dar. Tobias Kippenberg verfolgt deshalb gezielt Lösungsansätze und erforscht das Feld der Quanten-Optomechanik. Dieses Teilgebiet der Physik hat einen neuen Werkzeugkasten eröffnet, mit dem die Bewegung vibrierender nano- und mikromechanischer Oszillatoren gekühlt, gemessen und im Quantenbereich manipuliert werden kann – was sogar die Verschränkung zweier nano-mechanischer Oszillatoren ermöglicht. Tobias Kippenberg ist Pionier auf dem Gebiet der Hohlraum-(Quanten-)Optomechanik, mit der die Manipulation im Quantenbereich heute erreicht wird.
Die Entwicklung optischer Frequenzkämme hat die Zählung der Lichtzyklen ermöglicht und zu dramatischen Fortschritten in der Zeitmessung, Metrologie und Spektroskopie geführt. 2007 entdeckte die Gruppe um Tobias Kippenberg eine neue Methode zur Erzeugung optischer Frequenzkämme durch parametrische Frequenzumwandlung. Diese unerwartete Beobachtung brach mit dem herkömmlichen Dogma, dass optische Kämme nur mit modengekoppelten gepulsten Laserquellen erzeugt werden können. Die Entdeckung von Mikroresonator-Frequenzkämmen ermöglichte die Synthese optischer Kämme in kompakten Geräten, die auf einem Chip mikrogefertigt werden können, mit beispiellos hohen Wiederholraten im technologisch relevanten Gigahertz-Bereich.