Wissenschaftliches Profil

Kontaktanfragen bitte an mario.chemnitz(at)uni-jena.de

Photonik intelligent machen - Das schnelle Wachstum intelligenter Technologien verändert unsere Gesellschaft und Wirtschaft. Im Mittelpunkt dieser Entwicklung stehen Geräte, Instrumente und Prozessorhardware, die durch Algorithmen des maschinellen Lernens und künstliche Intelligenz gesteuert werden, so dass sie autonom arbeiten, auf ihre Umgebung reagieren und sogar die menschlichen Fähigkeiten bei der Bewältigung außergewöhnlicher Herausforderungen übertreffen können. Viele dieser Herausforderungen, wie Bilderkennung, Big-Data-Kommunikation und Fernerkundung, lassen sich auf die ultraschnelle, energieeffiziente und dynamische Verarbeitung optischer Daten herunterbrechen. 

Die Forschungsgruppe Smart Photonics erforscht das Anwendungspotenzial, das mit dem Aufkommen neuer programmierbarer optischer Geräte in Kombination mit Algorithmen des maschinellen Lernens und nichtlinearer Photonik einhergeht. Durch die Erforschung und Funktionalisierung neuartiger nichtlinearer Wellendynamik strebt die Forschungsgruppe die Erforschung neuer Bildgebungs- und Sensorlösungen, neuer nichtlinearer Zustände des Lichts und neuromorpher (gehirnähnlicher) Prozessorhardware an. Mit dieser Entwicklung an der Schnittstelle von Grundlagen- und angewandten Wissenschaften trägt die Forschungsgruppe zu einem globalen Drang nach einer neuen Generation von autonomen Mikroskopen, ultraschnellen Sensoren und energiesparenden optischen Prozessoren für die medizinische Diagnostik und das Green Computing der Zukunft bei.

Unsere Forschung verbindet hochmoderne Systeme und Konzepte an der interdisziplinären Schnittstelle von Datenwissenschaft, Physik und Biophotonik:

1. Adaptive Faseroptik - Um die optische Faser als Ressource für vollständig faserintegrierte, dynamisch steuerbare Systeme zu erschließen, arbeiten wir an verpackten und faserverbundenen, adaptiven photonischen Bauelementen, die auf neuartigen Wellenleiterdesigns und Materialien basieren. In Zusammenarbeit mit anderen Abteilungen des Leibniz-IPHT sind wir in der Lage, den gesamten Workflow vom Design über die Fertigung bis zum Benchmarking abzudecken und kontinuierlich neue Lösungen mit anwendungsspezifischen Eigenschaften zu entwickeln. 

2. Neuromorphe optische Prozessoren - Wir erforschen neue analoge Rechenstrukturen, die auf optischer Wellenausbreitung und nichtlinearer Wellendynamik basieren, mit einem Schwerpunkt auf neuromorpher (gehirninspirierter) Informationsverarbeitung. Unsere Erkenntnisse können nicht nur unser allgemeines Verständnis von künstlichen neuronalen Netzen erweitern, sondern auch zur Entwicklung der nächsten Generation umweltfreundlicher, ultraschneller neuronaler Rechenkerne für die Informationsverarbeitung beitragen.

3. Sensorik und Mikroskopie jenseits menschlicher Fähigkeiten - Heutzutage ist die optische Diagnostik eine arbeitsintensive Aufgabe, die hochqualifiziertem medizinischem Personal Zeit und Kreativität für sich wiederholende Routinearbeiten raubt. Wir erforschen neue Ansätze zur Beschleunigung der Diagnostik durch neue intelligente Sensor- und Mikroskopiegeräte, die durch rein optische Signalverarbeitung und lernende Algorithmen unterstützt werden. 

Um unsere Aufgabe zu erfüllen, suchen wir ständig hochmotiviertes akademisches Personal (M.Sc., PhD, Postdocs) aus allen Disziplinen der Physik, der Ingenieurwissenschaften, der Informatik und der Biochemie zur Ergänzung unseres interdisziplinären Teams. Verfügen Sie über einen ausgeprägten Sinn für Innovation, Teamplay, gute wissenschaftliche Praxis und Kommunikation, zögern Sie nicht, sich zu bewerben. Wir freuen uns darauf Sie kennen zu lernen. 

Forschungsthemen

  • Adaptive und programmierbare optische Fasern
  • Multispektrale Faserabtastung und -abbildung
  • Neuromorphe optische Informationsverarbeitung
  • Integrierte nichtlineare Optofluidik
  • Intelligente und autonome Steuerung von optischen Systemen
  • Hybride und mehrdimensionale solitäre Wellen

Anwendungsbereiche

- Dynamisch anpassbare Lichtquellen

- Charakterisierung optischer Materialien

- Verbrennungsflammen- und Gasstrahlspektroskopie

- Halb-autonome medizinische Diagnostik 

- Computerfreie optische Signal- und Mustererkennung

 

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