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奧爾特溫·赫斯

德国理论物理学家

奧爾特溫·赫斯（德語：Ortwin Hess，1966年—）是德國出生的理論物理學家，在都柏林三一學院和倫敦帝國理工學院從事凝聚態光學研究。他將凝聚態理論和量子光學聯繫起來，專攻量子納米光子學、等離子體學、超材料和半導體激光動力學。自1980年代後期以來，他是300多篇同行評審文章的作者或共同作者，其中最受關注的論文《彩虹陷阱——超材料中光的存儲》被引用超過800次。他開創了增強增益納米等離子體和具有量子增益的超材料，並在2014年提出了「停光激光」原理，作為實現無腔納米激光和放大表面等離子體激元定位的新途徑。截止2021年8月他的H指數為52。[1]

奧爾特溫·赫斯
出生1966
母校柏林工業大學
埃朗根大學
網站www.imperial.ac.uk/people/o.hess
科學生涯
機構慕尼黑大學
斯坦福大學
坦佩雷理工大學
愛丁堡大學
馬爾堡大學
斯圖加特大學

簡歷

赫斯畢業於埃朗根-紐倫堡大學和柏林工業大學。1995年到2003年，他在愛丁堡大學和馬爾堡大學做博士後，1997年成為德國斯圖加特技術物理研究所的職員。1998年，他成為斯圖加特大學物理系兼職教授，隨後還成為芬蘭坦佩雷理工大學光學臨時教授。1997年到1998年，他是斯坦福大學的客座教授，1999-2000年是慕尼黑大學的客座教授。[2]2012年7月，他成為阿貝光子學院的客座教授。赫斯目前擔任倫敦帝國理工學院超材料Leverhulme主席，並且是等離子體和超材料中心的聯合主任。[3]

研究

赫斯在研究超材料中的慢光時發現並闡釋了「彩虹陷阱」原理[4]，根據該原理，光脈衝的組成顏色在超材料（或等離子體）異質結構內的不同點完全靜止。他開創了具有量子增益的活性超材料[5][6]，提出了自組織納米等離子體超材料中的光學手性理論[7][8]，並最近提出了「停光激光」[9]作為實現無腔納米激光和定位放大的表面等離極化激元 (SPP) 的新途徑。

赫斯關注慢光和停光，目的是獲得對光信號更好的控制，這種控制伴隨着光與物質之間具有極強非線性效應的相互作用。另一個目標則是製造採取新架構來處理量子信息的光量子存儲器。使用具有正折射率的傳統介電材料，不可能完全「停止」行進的光信號，尤其是因為結構無序的存在。[10]這是一個重要的觀察結果，赫斯根據他對半導體量子點中的慢光[11][12]及其接近光子晶體中停止光點的自發發射動力學的廣泛研究得了這個結論。[13]赫斯從理論上表明，克服傳統介質這一基本限制的一種方法是使用納米等離子體波導結構。[9][10]

赫斯還對半導體激光器的時空和非線性動力學[12][14][15][16]以及計算光子學研究做出了貢獻。他的小組開發的算法和代碼在高性能並行計算機上運行，​​並已被用於闡明現代納米物理學的各個方面，從納米級系統中的溫度定義[17]，到實驗實現的量子點半導體光放大器中超短脈衝的優化。[12]2011年以來，赫斯提出了手性納米等離子體超材料中的光學活性理論[8]，為自組織金超材料中的可調性實驗提供了解釋。[7]

最近赫斯開始研發「元激光」，並提出「停光納米激光」的概念。這利用並結合了他在納米等離子體超材料、量子光子學和半導體激光器方面的研究。最初，這項工作的動機是通過引入增益來補償超材料中的耗散損失。[18]但是後來，他的目標是實現一類新的超快「停光納米激光器」，其具有前所未有的設計特徵，例如比波長的五分之一還要小、超快、且提供了一個集成光和放大等離子體激元的平台， 以實現與電信半導體芯片的納米級集成。[9][10]

參考資料

  1. ^ Ortwin Hess. Google Scholar. [4 May 2014]. （原始內容存檔於2021-08-12）. 
  2. ^ Professor Ortwin Hess. University of Surrey. [4 May 2014]. （原始內容存檔於2014-05-04）. 
  3. ^ Ortwin Hess. Abbe School of Photonics. [4 May 2014]. （原始內容存檔於2014-05-04）. 
  4. ^ Tsakmakidis, K. L.; Boardman, A. D.; Hess, O. 'Trapped rainbow' storage of light in metamaterials. Nature. 2007, 450 (7168): 397–401. Bibcode:2007Natur.450..397T. PMID 18004380. S2CID 34711078. doi:10.1038/nature06285. 
  5. ^ Hess, O.; Pendry, J. B.; Maier, S. A.; Oulton, R.; et al. Active nanoplasmonic metamaterials. Nature Materials. 2012, 11 (7): 573–584. Bibcode:2012NatMa..11..573H. PMID 22717488. doi:10.1038/nmat3356. 
  6. ^ Hess, O.; Tsakmakidis, K. L. Metamaterials with Quantum Gain. Science. 2013, 339 (6120): 654–655. Bibcode:2013Sci...339..654H. PMID 23393252. S2CID 206545802. doi:10.1126/science.1231254. 
  7. ^ 7.0 7.1 Salvatore, S.; Demetriadou, A.; Vignolini, S.; Oh S. S.; et al. Tunable 3D Extended Self-Assembled Gold Metamaterials with Enhanced Light Transmission. Adv. Mater. 2013, 25 (19): 2713–2716. PMID 23553887. doi:10.1002/adma.201300193. 
  8. ^ 8.0 8.1 Oh, S. S.; Demetriadou, A.; Wuestner, S.; Hess, O. On the Origin of Chirality in Nanoplasmonic Gyroid Metamaterials. Adv. Mater. 2012, 25 (4): 612–617. PMID 23108851. doi:10.1002/adma.201202788. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Pickering, T.; Hamm, J. M.; Page, A. F.; Wuestner, S.; et al. Cavity-free plasmonic nanolasing enabled by dispersionless stoopped light. Nature Communications. 2014, 5 (4972): 4972. Bibcode:2014NatCo...5E4972P. PMC 4199200  . PMID 25230337. doi:10.1038/ncomms5972. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Tsakmakidis, K. L.; Pickering, T. W.; Hamm, J. M.; Page, A. F.; et al. Completely Stopped and Dispersionless Light in Plasmonic Waveguides (PDF). Physical Review Letters. 2014, 112 (167401): 167401 [2021-08-12]. Bibcode:2014PhRvL.112p7401T. PMID 24815668. doi:10.1103/PhysRevLett.112.167401. hdl:10044/1/19446  . （原始內容存檔 (PDF)於2017-08-12）. 
  11. ^ Hess, O.; Gehrig E. Photonics of Quantum Dot Nanomaterials and Devices: Theory and Modelling. London: Imperial College Press. 2011. 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 Gehrig, E.; van der Poel, M.; Mork, J.; Hvam, J. M.; et al. Dynamic spatiotemporal speed control of ultrashort pulses in quantum-dot SOAs (PDF). IEEE J. Quantum Electron. 2006, 42 (9–10): 1047–1054 [2021-08-12]. Bibcode:2006IJQE...42.1047G. S2CID 114706. doi:10.1109/JQE.2006.881632. （原始內容 (PDF)存檔於2021-06-16）. 
  13. ^ Hermann, C.; Hess, O. Modified spontaneous-emission rate in an inverted-opal structure with complete photonic bandgap. J. Opt. Soc. Am. B. 2002, 19 (3013): 3013. Bibcode:2002JOSAB..19.3013H. doi:10.1364/JOSAB.19.003013. 
  14. ^ Hartmann, M.; Mahler, G.; Hess, O. Existence of temperature on the nanoscale. Phys. Rev. Lett. 2004, 93 (80402): 080402. Bibcode:2004PhRvL..93h0402H. PMID 15447159. S2CID 8052791. arXiv:quant-ph/0312214  . doi:10.1103/physrevlett.93.080402. 
  15. ^ Fischer, I.; Hess, O.; Elsasser, W.; Goebel, E. High-dimensional chaotic dynamics in an external-cavity semiconductor laser. Phys. Rev. Lett. 1994, 73 (2188): 2188–2191. Bibcode:1994PhRvL..73.2188F. PMID 10056995. doi:10.1103/physrevlett.73.2188. 
  16. ^ Gehrig, E.; Hess, O. Spatio-Temporal Dynamics and Quantum Fluctuations of Semiconductor Lasers. Springer Tracts in Modern Physics (Berlin: Springer-Verlang). 2003, 189. Bibcode:2003STMP..189.....H. ISBN 978-3-540-00741-8. doi:10.1007/b13584. 
  17. ^ Hartmann, M.; Mahler, G.; Hess, O. Existence of temperature on the nanoscale. Phys. Rev. Lett. 2004, 93 (80402): 080402. Bibcode:2004PhRvL..93h0402H. PMID 15447159. S2CID 8052791. arXiv:quant-ph/0312214  . doi:10.1103/physrevlett.93.080402. 
  18. ^ Wuestner, S.; Pusch, A.; Tsakmakidis, K. L.; Hamm, J. M.; et al. Gain and plasmon dynamics in negative-index metamaterials. Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2011, 369 (1950): 3144–3550. PMID 21807726. doi:10.1098/rsta.2011.0140  . hdl:10044/1/10160. 

拓展閱讀

  1. Hamm, J. M., & Hess, O. (2013). Two Two-Dimensional Materials are Better Than One, Science 340, 1298–1299.
  2. Pusch, A., Wuestner, S., Hamm, J. M., Tsakmakidis, K. L., & Hess, O. (2012). Coherent Amplification and Noise in Gain-Enhanced Nanoplasmonic Metamaterials: A Maxwell-Bloch Langevin Approach. ACS Nano, 6, 2420–2431.
  3. Hamm, J. M., Wuestner, S., Tsakmakidis, K. L., & Hess, O. (2011). Theory of light amplification in active fishnet metamaterials. Phys Rev Lett, 107, 167405.
  4. Wuestner, S., Pusch, A., Tsakmakidis, K. L., Hamm, J. M., & Hess, O. (2010). Overcoming losses with gain in a negative refractive index metamaterial. Phys Rev Lett, 105, 127401.
  5. Hess, O. (2008). Optics: Farewell to flatland. Nature, 455, 299–300.
  6. Bohringer, K., & Hess, O. (2008). A full-time-domain approach to spatio-temporal dynamics of semiconductor lasers. I. Theoretical formulation. Prog Quant Electron, 32, 159–246.
  7. Ruhl, T., Spahn, P., Hermann, C., Jamois, C., & Hess, O. (2006). Double-inverse-opal photonic crystals: The route to photonic bandgap switching. Adv Funct Materials, 16, 885.
  8. Gehrig, E., Hess, O., Ribbat, C., Sellin, R. L., & Bimberg, D. (2004). Dynamic filamentation and beam quality of quantum-dot lasers. Appl Phys Lett, 84, 1650.


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